CN115074148B - 一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置及回收工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置及回收工艺，包括轻烃回收系统、丙烷制冷循环系统、蒸汽系统和太阳能熔盐供能系统，本发明通过将太阳能熔盐供能系统与轻烃回收系统相耦合，采用熔盐发电后的余热换热加热蒸汽，实现能量梯级利用，提高了能量利用效率。相比于传统的轻烃回收系统，取消了燃料气系统与锅炉，减少了设备投资且实现了轻烃回收系统能量自给，不再从电网供电，降低轻烃回收成本的同时实现了系统运行过程中的零排放；将原本作燃料燃烧的乙烷，作为化工原料产品回收利用，增加了额外收益。

Description

一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置及回收工艺
技术领域
本发明涉及天然气轻烃回收技术领域，具体涉及一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置及回收工艺。
背景技术
在全球绿色低碳转型的大背景下，各石油公司在天然气业务领域发力的同时，也开始布局新能源领域。
在天然气处理中，为满足天然气管输、燃烧热值的要求，或为了追求最大的经济效益，需要从天然气中回收轻油、轻烃。冷凝法是目前轻烃回收的常用方法，通过丙烷制冷使天然气降温，从而使天然气中的重组分冷凝，然后通过脱乙烷塔和LPG塔，将LPG和轻质汽油分离回收。其中，丙烷制冷循环中的压缩机、脱乙烷塔和LPG塔的塔顶回流泵以及蒸汽系统中的循环水泵需要电网供电；脱乙烷塔和LPG塔的塔底再沸器需要锅炉供热。处理1Sm3/h天然气，耗电量约11.45kw，耗热量约20.64kw。大量从电网的耗电，使得轻烃回收成本升高。为供20.64kw的热量，考虑90％的燃烧效率，需要燃烧燃料气(主要是天然气中的乙烷)约5.4m3/min。乙烷是裂解制乙烯的重要化石原料；直接燃烧，不仅造成燃料的浪费，还增加了碳排放。
如图1所示，在现有的轻烃回收处理系统中，包括轻烃回收系统1、丙烷制冷循环系统2、蒸汽系统3和燃料气系统20，轻烃回收系统1包括第一丙烷换热器4-1，低温分离器5，脱乙烷塔6，第一再沸器14-1，第一凝液罐15-1，第二丙烷换热器4-2，脱乙烷塔顶分离器9，脱乙烷塔顶回流泵10，LPG塔7、第二再沸器14-2，第二凝液罐15-2，LPG塔顶分离器11，LPG塔顶回流兼外输泵12。蒸汽系统包括减温器19、锅炉18、锅炉喂水泵17、凝液收集罐16；
其中，第一丙烷换热器4-1的天然气出口与低温分离器5入口连接，低温分离器5的液相出口与脱乙烷塔6入口连接。脱乙烷塔6顶部气相出口与第二丙烷换热器4-2的天然气入口连接，第二丙烷换热器4-2的天然气出口与脱乙烷塔顶分离器9入口连接，脱乙烷塔顶分离器9底部液相出口与脱乙烷塔顶回流泵10入口连接，脱乙烷塔顶回流泵10出口与脱乙烷塔6上部回流入口连接；低温分离器5气相出口与干气外输管道21连接。脱乙烷塔顶分离器9气相出口与燃料气系统20连接。脱乙烷塔6液相出口与LPG塔7入口连接，LPG塔7顶部气相出口与LPG塔顶分离器11入口连接，LPG塔顶分离器11底部液相出口与LPG塔顶回流兼外输泵12入口连接，LPG塔顶回流兼外输泵12出口与LPG塔7上部回流入口连接；LPG塔顶分离器11气相出口与燃料气系统20连接。LPG塔顶回流兼外输泵12出口还与下游LPG储罐13相连；LPG塔7液相出口与下游凝液处理单元8连接。丙烷制冷循环系统2的出口通过并联的方式同时与第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2连接，第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2出口又与丙烷制冷循环系统2连接，构成循环回路。燃料气系统20出口与蒸汽系统3中的锅炉18连接。蒸汽系统3中的凝液收集罐16与锅炉喂水泵17连接，锅炉喂水泵17出口与锅炉18入口连接，锅炉18出口分别与减温器19和第二再沸器14-2连接，减温器19与第一再沸器14-1连接，第一再沸器14-1与第一凝液罐15-1连接，第二再沸器14-2与第二凝液罐15-2连接，第一凝液罐15-1和第二凝液罐15-2出口汇合后与凝液收集罐16连接。
综述，目前处理466Sm3/h天然气的轻烃回收系统中丙烷制冷循环系统2的耗电量为4740kw；脱乙烷塔顶回流泵10与LPG塔顶回流兼外输泵12总耗电量为82.5kw，蒸汽系统3耗电量513kw。总共从电网配电5336kw。低温蒸汽锅炉给脱乙烷塔6再沸器供热4157kw，高温蒸汽锅炉给LPG塔再沸器供热5461kw。总供热9618kw，需耗用燃料气(以乙烷折算，考虑90％的燃烧效率)42m3/h。由于其通过电网供电，造成了大量的耗电，使得轻烃回收成本升高；且其通过设置的燃料气系统，将轻烃回收系统产生的乙烷直接燃烧，不仅造成资源的浪费，也增大了系统碳排放。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置及回收工艺。
本发明公开了一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，包括轻烃回收系统和丙烷制冷循环系统，所述轻烃回收系统包括沿脱硫脱水的天然气流向依次设置的第一丙烷换热器、低温分离器、脱乙烷塔和LPG塔；所述脱乙烷塔顶部气相出口通过第二丙烷换热器与脱乙烷塔顶分离器入口连接，所述脱乙烷塔顶分离器底部液相出口通过脱乙烷塔顶回流泵与脱乙烷塔上部回流入口连接；所述LPG塔顶部气相出口与LPG塔顶分离器入口连接，所述LPG塔顶分离器底部液相出口通过LPG塔顶回流兼外输泵与LPG塔上部回流入口和LPG储罐连接；所述丙烷制冷循环系统的出口通过并联方式同时与第一丙烷换热器和第二丙烷换热器连接，第一丙烷换热器和第二丙烷换热器出口汇合后又与丙烷制冷循环系统连接，构成循环回路；所述LPG塔液相出口与凝液处理单元连接；所述低温分离器的气相出口与干气外输管道连接；其特征在于，还包括太阳能熔盐供能系统和蒸汽系统；
所述太阳能熔盐供能系统包括定日镜场、吸热塔、储热罐、热盐泵、发电系统、储冷罐和冷盐泵；所述吸热塔的熔盐出口依次与所述储热罐、热盐泵、发电系统连接，所述发电系统出口通过所述蒸汽系统中的汽化器与储冷罐连接，所述储冷罐出口通过冷盐泵与所述吸热塔的熔盐入口连接；
所述蒸汽系统包括沿冷凝水流向依次连接的凝液收集罐、蒸汽系统循环水泵、所述汽化器和减温器；所述凝液收集罐入口通过并联的方式分别与所述脱乙烷塔底的第一凝液罐、所述LPG塔底的第二凝液罐连接，所述减温器出口与所述脱乙烷塔底的第一再沸器连接，所述汽化器出口还与所述LPG塔底的第二再沸器连接；
所述发电系统为所述丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、热盐泵、冷盐泵和蒸汽系统循环水泵供电；所述脱乙烷塔顶分离器和LPG塔顶分离器的气相出口与乙烷外输管道连接。
作为本发明的进一步改进，所述发电系统包括汽包、换热器、给水泵、除氧器、凝结水泵、凝汽器、发电系统循环水泵、冷却塔和汽轮机；
所述汽包的下降管通过所述换热器后与所述汽包的上升管构成循环回路；
所述汽包的蒸汽出口通过管路穿过所述换热器后与所述汽轮机的蒸汽入口连接，所述汽轮机出口与所述凝汽器的蒸汽入口连接，所述凝汽器的凝结水出口通过所述凝结水泵依次与所述除氧器、所述给水泵、所述换热器和所述汽包的进水口连接，所述除氧器还连接有补充水泵；
所述凝汽器的冷却水出口通过管路与所述冷却塔入口连接，所述冷却塔出口通过所述发电系统循环水泵与所述凝汽器的冷却水入口连接；
所述热盐泵的出口与发电系统中所述换热器的熔盐入口相连，发电系统中所述换热器的熔盐出口与蒸汽系统中所述汽化器的熔盐入口相连，蒸汽系统中所述汽化器的熔盐出口与储冷罐的熔盐入口相连。
作为本发明的进一步改进，所述发电系统还包括发电机，所述汽轮机与发电机连接，所述发电系统还包括发电机，所述汽轮机与发电机连接；
所述发电机用于为所述丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、热盐泵、冷盐泵、蒸汽系统循环水泵和发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵供电。
作为本发明的进一步改进，所述丙烷制冷循环系统包括丙烷吸入罐、丙烷压缩机、润滑油分离器、冷凝器、丙烷缓冲罐、经济器和润滑油系统；
所述丙烷压缩机的出口依次与所述润滑油分离器、所述冷凝器和所述丙烷缓冲罐连接；
所述丙烷缓冲罐的出口分别与所述经济器的管程入口、壳程入口连接，所述经济器的管程出口分别与所述第一丙烷换热器、第二丙烷换热器的壳程入口连接，所述第一丙烷换热器和第二丙烷换热器的壳程出口汇合后与所述丙烷吸入罐的入口连接，所述丙烷吸入罐的气相出口和所述经济器的壳程出口分别与所述丙烷压缩机的2个入口连接；
所述丙烷吸入罐底部的润滑油出口、所述润滑油分离器的润滑油出口分别与所述润滑油系统的入口连接。
作为本发明的进一步改进，所述丙烷缓冲罐的出口与所述经济器的壳程入口之间的连接管路上设有第一节流阀；
所述经济器的管程出口与所述第一丙烷换热器的壳程入口连接管路上设有第二节流阀；所述经济器的管程出口与所述第二丙烷换热器的壳程入口连接管路上设有第三节流阀。
本发明还公开了一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置的回收工艺，包括：
步骤1、通过发电系统分别给热盐泵、冷盐泵、丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、蒸汽系统循环水泵和发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵进行24小时供电；
步骤2、经丙烷制冷循环系统流出的液态丙烷分别流经第一丙烷换热器和第二丙烷换热器与所述第一丙烷换热器和所述第二丙烷换热器管程内的天然气进行换热，换热后的丙烷回流至丙烷制冷循环系统；
步骤3、脱硫脱水后的天然气经第一丙烷换热器降温后，部分冷凝的天然气进入低温分离器进行气液分离，所述低温分离器分离出的气相作为干气外输处理，分离出的液相进入脱乙烷塔；
步骤4、液相通过所述脱乙烷塔进行热质交换后，气相从脱乙烷塔顶部流经第二丙烷换热器冷凝后，流入脱乙烷塔顶分离器；所述脱乙烷塔顶分离器分离出的液相经过脱乙烷塔顶回流泵回流至脱乙烷塔，分离出的气相通过乙烷外输管道排出；从所述脱乙烷塔底部排出的液相流入LPG塔；
步骤5、液相通过LPG塔进行热质交换后，气相从LPG塔顶部出来，进入LPG塔顶分离器，所述LPG塔顶分离器分离出的气相与所述脱乙烷塔顶分离器分离出的气相汇合后通过乙烷外输管道排出，所述LPG塔顶分离器分离出的液相经LPG塔顶回流兼外输泵后，一部分回流至所述LPG塔，另一部分输送至LPG储罐进行储存，所述LPG塔底部分离出的凝液输送至凝液处理单元；
步骤6、经蒸汽系统中的汽化器出口的一部分饱和水蒸气流入第二再沸器进行充分换热，经汽化器出口的另一部分饱和水蒸气经过减温器变成低压水蒸气后流入第一再沸器进行充分换热；脱乙烷塔底的第一凝液罐和LPG塔底的第二凝液罐中的凝液分别输送至凝液收集罐进行储存，凝液收集罐的出口凝液通过蒸汽系统循环水泵流入汽化器壳程内进行换热。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1，具体包括：
步骤11、在白天时，所述太阳能熔盐供能系统中的吸热塔在定日镜场的作用下，将吸热塔顶部的熔盐加热至565℃，加热后的高温熔盐通过重力流入储热罐中；
步骤12、所述储热罐内的一部分熔盐通过热盐泵流入发电系统进行发电，经发电系统后的熔盐流入汽化器管程内，流入所述汽化器管程内的熔盐将流入所述汽化器壳程内的冷凝水加热成饱和蒸汽，熔盐温度降低到290℃后流入储冷罐，储冷罐中的熔盐通过冷盐泵回流至所述吸热塔塔顶，进行循环利用；
步骤13、在夜晚时，所述热盐泵将储存在所述储热罐内的高温熔盐抽出，送至发电系统，经发电系统后的熔盐流入汽化器管程内，流入所述汽化器管程内的熔盐将流入所述汽化器壳程内的冷凝水加热成饱和蒸汽，熔盐温度降低到290℃后回流至所述储冷罐；
步骤14、经发电系统输出的电分别给所述热盐泵、所述冷盐泵、所述丙烷制冷循环系统、所述脱乙烷塔顶回流泵、所述LPG塔顶回流兼外输泵、所述蒸汽系统循环水泵和所述发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵进行24小时供电。
作为本发明的进一步改进，所述冷盐泵仅在白天运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过将太阳能熔盐供能系统与轻烃回收系统相耦合，采用熔盐发电后的余热换热加热蒸汽，实现能量梯级利用，提高了能量利用效率。
本发明通过太阳能熔盐供能系统中的发电系统为热盐泵、冷盐泵、丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、蒸汽系统循环水泵和发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵供电，使轻烃回收装置实现能量自给；大大降低轻烃的回收成本，同时也实现了系统运行过程中的零排放。
本发明通过取消了燃料气系统与锅炉，减少了设备投资，将原本作燃料燃烧的乙烷，作为化工原料产品回收利用，增加了额外收益。
附图说明
图1为现有技术中轻烃回收系统流程图；
图2为本发明公开的一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置流程图；
图3为本发明公开的一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置的发电系统流程图；
图4为本发明公开的一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置的丙烷制冷循环系统流程图。
图中：
1、轻烃回收系统；2、丙烷制冷循环系统；2-1、丙烷吸入罐；2-2、丙烷压缩机；2-3、润滑油分离器；2-4、冷凝器；2-5、丙烷缓冲罐；2-6、经济器；2-7、润滑油系统；2-8、第一节流阀；2-9、第二节流阀；2-10、第三节流阀；3、蒸汽系统；4-1、第一丙烷换热器；4-2、第二丙烷换热器；5、低温分离器；6、脱乙烷塔；7、LPG塔；8、凝液处理单元；9、脱乙烷塔顶分离器；10、脱乙烷塔顶回流泵；11、LPG塔顶分离器；12、LPG塔顶回流兼外输泵；13、LPG储罐；14-1、第一再沸器；14-2、第二再沸器；15-1、第一凝液罐；15-2、第二凝液罐；16、凝液收集罐；17、锅炉喂水泵；18、锅炉；19、减温器；20、燃料气系统；21、干气外输管道；22、蒸汽系统循环水泵；23、汽化器；24、太阳能熔盐供能系统；25、定日镜场；26、吸热塔；27、储热罐；28、储冷罐；29、热盐泵；30、冷盐泵；31、发电系统；31-1、汽包；31-2、汽轮机；31-3、发电机；31-4、冷却塔；31-5、换热器；31-6、发电系统循环水泵；31-7、凝汽器；31-8、凝结水泵；31-9、除氧器；31-10、下降管；31-11、给水泵；31-12、补充水泵；32、乙烷外输管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图2所示，本发明公开了一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，包括轻烃回收系统1和丙烷制冷循环系统2，轻烃回收系统1包括沿脱硫脱水的天然气流向依次设置的第一丙烷换热器4-1、低温分离器5、脱乙烷塔6和LPG塔7；脱乙烷塔6顶部气相出口通过第二丙烷换热器4-2与脱乙烷塔顶分离器9入口连接，脱乙烷塔顶分离器9底部液相出口通过脱乙烷塔顶回流泵10与脱乙烷塔6上部回流入口连接；LPG塔7顶部气相出口与LPG塔顶分离器11入口连接，LPG塔顶分离器11底部液相出口通过LPG塔顶回流兼外输泵12与LPG塔7上部回流入口和LPG储罐13连接；丙烷制冷循环系统2的出口通过并联方式同时与第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2连接，第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2的出口汇合后又与丙烷制冷循环系统2连接，构成循环回路；LPG塔7液相出口与凝液处理单元8连接；低温分离器5的气相出口与干气外输管道21连接；该装置还包括太阳能熔盐供能系统24和蒸汽系统3；
太阳能熔盐供能系统包括定日镜场25、吸热塔26、储热罐27、热盐泵29、发电系统31、储冷罐28和冷盐泵30；吸热塔26的熔盐出口依次与储热罐27、热盐泵29、发电系统31连接，发电系统31出口通过蒸汽系统3中的汽化器23与储冷罐28连接，储冷罐28出口通过冷盐泵30与吸热塔26的熔盐入口连接；
蒸汽系统3包括沿冷凝水流向依次连接的凝液收集罐16、蒸汽系统循环水泵22、汽化器23和减温器19；凝液收集罐16入口通过并联的方式分别与脱乙烷塔6底的第一凝液罐15-1、LPG塔7底的第二凝液罐15-2连接，减温器19出口与脱乙烷塔6底的第一再沸器14-1连接，汽化器23出口还与LPG塔7底的第二再沸器14-2连接；
发电系统31为丙烷制冷循环系统2、脱乙烷塔顶回流泵10、LPG塔顶回流兼外输泵12、热盐泵29、冷盐泵30和蒸汽系统循环水泵22供电；脱乙烷塔顶分离器9和LPG塔顶分离器11的气相出口与乙烷外输管道32连接。
本发明通过将太阳能熔盐供能系统24与轻烃回收系统1相耦合，采用熔盐发电后的余热换热加热蒸汽，实现能量梯级利用，提高了能量利用效率；
本发明通过太阳能熔盐供能系统24中的发电系统31为热盐泵29、冷盐泵30、丙烷制冷循环系统2、脱乙烷塔顶回流泵10、LPG塔顶回流兼外输泵12和蒸汽系统循环水泵22供电，不再从电网供电，实现了轻烃回收系统1的不间断供能，使轻烃回收系统1实现能量自给；大大降低了轻烃的回收成本，且实现了系统运行过程中零排放；
本发明通过取消了燃料气系统20与锅炉18，减少了设备投资，将原本作燃料燃烧的乙烷，作为化工原料产品回收利用，增加了额外收益。
具体的：
如图3所示，本发明中的发电系统31包括汽包31-1、换热器31-5、给水泵31-11、除氧器31-9、凝结水泵31-8、凝汽器31-7、发电系统循环水泵31-6、冷却塔31-4和汽轮机31-2；其中汽包31-1的下降管31-10通过换热器31-5后与汽包31-1的上升管构成循环回路；汽包31-1的蒸汽出口通过管路穿过换热器31-5后与汽轮机31-2的蒸汽入口连接，汽轮机31-2出口与凝汽器31-7的蒸汽入口连接，凝汽器31-7的凝结水出口通过凝结水泵31-8依次与除氧器31-9、给水泵31-11、换热器31-5和汽包31-1的进水口连接；本发明中的除氧器31-9还与补充水泵31-12连接；凝汽器31-7的冷却水出口通过管路与冷却塔31-4入口连接，冷却塔31-4出口通过发电系统循环水泵31-6与凝汽器31-7的冷却水入口连接；热盐泵29的出口与发电系统31中换热器31-5的熔盐入口相连，发电系统31中换热器31-5的熔盐出口与蒸汽系统3中汽化器23的熔盐入口相连，蒸汽系统3中汽化器23的熔盐出口与储冷罐28的熔盐入口相连。
进一步的，本发明中的发电系统31还包括发电机31-3，汽轮机31-2与发电机31-3连接，发电机31-3用于为丙烷制冷循环系统2、脱乙烷塔顶回流泵10、LPG塔顶回流兼外输泵12、热盐泵29、冷盐泵30、蒸汽系统循环水泵22和发电系统31中的给水泵31-11、凝结水泵31-8、补充水泵31-12、发电系统循环水泵31-6供电。
如图4所示，本发明中的丙烷制冷循环系统2包括丙烷吸入罐2-1、丙烷压缩机2-2、润滑油分离器2-3、冷凝器2-4、丙烷缓冲罐2-5、经济器2-6和润滑油系统2-7；其中丙烷压缩机2-2的出口依次与润滑油分离器2-3、冷凝器2-4和丙烷缓冲罐2-5连接；丙烷缓冲罐2-5的出口分别与经济器2-6的管程入口、壳程入口连接，经济器2-6的管程出口通过并联方式分别与第一丙烷换热器4-1、第二丙烷换热器4-2的壳程入口连接，第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2的壳程出口汇合后与丙烷吸入罐2-1的入口连接，丙烷吸入罐2-1的气相出口和经济器2-6的壳程出口分别与丙烷压缩机2-2的2个入口连接；丙烷吸入罐2-1底部的润滑油出口、润滑油分离器2-3的润滑油出口分别与润滑油系统2-7的入口连接，本发明中的丙烷压缩机2-2优选喷油螺杆丙烷压缩机。
进一步的，本发明中的丙烷缓冲罐2-5的出口与经济器2-6的壳程入口之间的连接管路上设有第一节流阀2-8；经济器2-6的管程出口与第一丙烷换热器4-1的壳程入口连接管路上设有第二节流阀2-9；经济器2-6的管程出口与第二丙烷换热器4-2的壳程入口连接管路上设有第三节流阀2-10。
本发明还公开了一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置的回收工艺，包括：
步骤1、通过发电系统31分别给热盐泵29、冷盐泵30、丙烷制冷循环系统2、脱乙烷塔顶回流泵10、LPG塔顶回流兼外输泵12、蒸汽系统循环水泵22和发电系统31中的给水泵31-11、凝结水泵31-8、补充水泵31-12和发电系统循环水泵31-6进行24小时供电；
步骤2、经丙烷制冷循环系统2流出的液态丙烷分别流经第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2与第一丙烷换热器4-1和第二丙烷换热器4-2管程内的天然气进行换热，换热后的丙烷回流至丙烷制冷循环系统2；
步骤3、脱硫脱水后的天然气经第一丙烷换热器4-1降温后，部分冷凝的天然气进入低温分离器5进行气液分离，低温分离器5分离出的气相(主要是CH4)作为干气外输，分离出的液相(C2+组分)进入脱乙烷塔6；
步骤4、液相通过脱乙烷塔6进行热质交换后，气相从脱乙烷塔6顶部流经第二丙烷换热器4-2冷凝后，流入脱乙烷塔顶分离器9；脱乙烷塔顶分离器9分离出的液相经过脱乙烷塔顶回流泵10回流至脱乙烷塔6，分离出的气相(主要乙烷)通过乙烷外输管道32排出；从脱乙烷塔6底部排出的液相(主要是C3+，85℃)流入LPG塔7；
步骤5、液相通过LPG塔7进行热质交换后，气相从LPG塔7顶部出来，进入LPG塔顶分离器11，LPG塔顶分离器11分离出的气相与脱乙烷塔顶分离器9分离出的气相汇合后通过乙烷外输管道32排出，LPG塔顶分离器11分离出的液相经LPG塔顶回流兼外输泵12后，一部分回流至LPG塔7，另一部分输送至LPG储罐13进行储存，LPG塔7底部分离出来的凝液(C5+，137℃)输送至凝液处理单元8；
步骤6、经蒸汽系统3中的汽化器23出口的一部分饱和水蒸气(1Mpa，184℃)流入第二再沸器14-2进行充分换热后流入第二凝液罐15-2，经汽化器23出口的另一部分饱和水蒸气经过减温器19变成低压水蒸气后流入第一再沸器14-1进行充分换热，换热后的凝液流入第一凝液罐15-1；脱乙烷塔6底的第一凝液罐15-1和LPG塔7底的第二凝液罐15-2中的凝液分别输送至凝液收集罐16进行储存，凝液收集罐16的出口凝液通过蒸汽系统循环水泵22流入汽化器23壳程内进行换热。
进一步的，本发明中的步骤1，具体包括：
步骤11、在白天时，太阳能熔盐供能系统24中的吸热塔26在定日镜场25的作用下，将吸热塔26顶部的熔盐加热至565℃，加热后的高温熔盐通过重力流入储热罐27中；
步骤12、一部分储热罐27内的熔盐通过热盐泵29流入发电系统31进行发电，经发电系统31后的熔盐流入汽化器23管程内，流入汽化器23管程内的熔盐将流入汽化器23壳程内的冷凝水加热成饱和蒸汽，待熔盐温度降低到290℃后流入储冷罐28，储冷罐28中的熔盐通过冷盐泵30回流至吸热塔26塔顶，进行循环利用；
步骤13、在夜晚时，热盐泵29将储存在储热罐27内的高温熔盐抽出，送至发电系统31，经发电系统31后的熔盐流入汽化器23管程内，流入汽化器23管程内的熔盐将流入汽化器23壳程内的冷凝水加热成饱和蒸汽，熔盐温度降低到290℃后回流至储冷罐28；
步骤14、经发电系统31输出的电分别给热盐泵29、冷盐泵30、丙烷制冷循环系统2、脱乙烷塔顶回流泵10、LPG塔顶回流兼外输泵12、蒸汽系统循环水泵22和发电系统中的给水泵31-11、凝结水泵31-8、补充水泵31-12和发电系统循环水泵31-6进行24小时供电。
进一步的，本发明中的冷盐泵30仅在白天运行，即本发明中的冷盐泵30仅在白天吸热塔26吸热时运行。
进一步的，如图3所示，本发明中的发电系统31在实际运行时，除盐水经过除氧器31-9后，通过给水泵31-11输送至换热器31-5，进行第一次换热后进入汽包31-1，汽包31-1中的水经过下降管31-10进入换热器31-5进行第二次换热后重新返回汽包31-1，汽包31-1中的饱和水蒸气(17MPag，353℃)经过换热器31-5吸热变成压力温度均合格的过热蒸汽(17MPag，550℃)后进入汽轮机31-2，过热蒸汽在汽轮机31-2中膨胀做功将热能转变为机械能，汽轮机31-2带动发电机31-3旋转，将机械能转变为电能，给内部电网供电。过热蒸汽经过汽轮机31-2后变成低温低压蒸汽(0.1bar，40℃)进入凝汽器31-7，与凝汽器31-7中的冷却水换热后凝结成水，冷却水从凝汽器31-7进入冷却塔31-4，在冷却塔31-4上部被喷洒出来与空气进行强制对流换热后温度降低，冷却塔31-4底部的降温后的冷却水通过发电系统循环水泵31-6将冷却水从冷却塔31-4中输送到凝汽器31-7中继续换热，凝结水从凝汽器31-7进入凝结水泵31-8，通过凝结水泵31-8将水输送给给水泵31-11循环使用。
进一步的，如图4所示，本发明中的丙烷制冷循环系统2在实际运行时，来自丙烷吸入罐2-1的低温低压丙烷气体(0.118MPag，-22℃)和来自经济器2-6的丙烷气体(0.501MPag，8℃)进入丙烷压缩机2-2，经丙烷压缩机2-2压缩后，高温高压的丙烷气体(1.139MPag，64.5℃)进入润滑油分离器2-3将携带的润滑油分离出来，经过分离后的丙烷气体进入冷凝器2-4，在冷凝器2-4中丙烷气体被冷凝成高压饱和丙烷液体(1.139MPag，35℃)，丙烷液体自流入丙烷缓冲罐2-5。从丙烷缓冲罐2-5出来的饱和丙烷液体分成两路，一路经第一节流阀2-8减压降温后变为低温低压丙烷液体(0.501MPag，8℃)，低温低压丙烷液体再流入经济器2-6壳程，与管程内的丙烷液体进行热交换吸热后，变成丙烷蒸汽(0.501MPag，8℃)进入丙烷压缩机2-2，参与下一个制冷循环。从丙烷缓冲罐2-5出来的另一路饱和丙烷液体进入经济器2-6管程，与经济器2-6壳程内的低温低压丙烷液体换热，经过冷后(1.042MPag，20.9℃)分成两股，一股经第二节流阀2-9节流减压降温后(0.132MPag，-21.34℃)进入第一丙烷换热器4-1的壳程与管程的天然气进行热交换吸热后成为低压丙烷蒸汽；另一股经第三节流阀2-10节流减压降温后(0.132MPag，-21.34℃)进入第二丙烷换热器4-2的壳程与管程的天然气进行热交换吸热后成为低压丙烷蒸汽。两股低压丙烷蒸汽汇合后流入丙烷吸入罐2-1，在丙烷吸入罐2-1中分离出润滑油后进入丙烷压缩机2-2开始下一次循环。
进一步的，如表1和表2所示，在处理466Sm3/h天然气时，本发明在运行过程中，丙烷制冷循环系统2的耗电量为4740kw；脱乙烷塔顶回流泵10与LPG塔顶回流泵兼外输泵12的总耗电量为82.5kw，蒸汽系统3的耗电量513kw，总耗电5336kw。蒸汽系统3给脱乙烷塔6的第一再沸器14-1供热4157kw，给LPG塔7的第二再沸器14-2供热5461kw。总供热9618kw。考虑耗热量与耗电量，轻烃回收系统总耗能14954kw。
表1系统耗电量汇总
Figure BDA0003639208320000131
表2系统耗热量汇总
第一再沸器所需热量(kw) 第二再沸器所需热量(kw) 总耗热量(kw)
4157 5461 9618
进一步的，本发明中的太阳能熔盐供能系统24可以24小时不间断给轻烃回收系统1供能。白天，该系统在供能的同时通过储热罐27储能，晚上将储能释放出来继续供热供电；本发明中的太阳能熔盐供能系统24的设计，使轻烃回收系统1完全通过太阳能来实现能量自给，不再从电网供电；并且将原本当燃料使用的乙烷通过回收当产品外输，实现了系统的零排放，在降低成本的同时提高了系统经济效益。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，包括轻烃回收系统和丙烷制冷循环系统，所述轻烃回收系统包括沿脱硫脱水的天然气流向依次设置的第一丙烷换热器、低温分离器、脱乙烷塔和LPG塔；所述脱乙烷塔顶部气相出口通过第二丙烷换热器与脱乙烷塔顶分离器入口连接，所述脱乙烷塔顶分离器底部液相出口通过脱乙烷塔顶回流泵与脱乙烷塔上部回流入口连接；所述LPG塔顶部气相出口与LPG塔顶分离器入口连接，所述LPG塔顶分离器底部液相出口通过LPG塔顶回流兼外输泵与LPG塔上部回流入口和LPG储罐连接；所述丙烷制冷循环系统的出口通过并联方式同时与第一丙烷换热器和第二丙烷换热器连接，第一丙烷换热器和第二丙烷换热器出口汇合后又与丙烷制冷循环系统连接，构成循环回路；所述LPG塔液相出口与凝液处理单元连接；所述低温分离器的气相出口与干气外输管道连接；其特征在于，还包括太阳能熔盐供能系统和蒸汽系统；
所述太阳能熔盐供能系统包括定日镜场、吸热塔、储热罐、热盐泵、发电系统、储冷罐和冷盐泵；所述吸热塔的熔盐出口依次与所述储热罐、热盐泵、发电系统连接，所述发电系统出口通过所述蒸汽系统中的汽化器与储冷罐连接，所述储冷罐出口通过冷盐泵与所述吸热塔的熔盐入口连接；
所述蒸汽系统包括沿冷凝水流向依次连接的凝液收集罐、蒸汽系统循环水泵、所述汽化器和减温器；所述凝液收集罐入口通过并联的方式分别与所述脱乙烷塔底的第一凝液罐、所述LPG塔底的第二凝液罐连接，所述减温器出口与所述脱乙烷塔底的第一再沸器连接，所述汽化器出口还与所述LPG塔底的第二再沸器连接；
所述发电系统为所述丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、热盐泵、冷盐泵和蒸汽系统循环水泵供电；所述脱乙烷塔顶分离器和LPG塔顶分离器的气相出口与乙烷外输管道连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，其特征在于，所述发电系统包括汽包、换热器、给水泵、除氧器、凝结水泵、凝汽器、发电系统循环水泵、冷却塔和汽轮机；
所述汽包的下降管通过所述换热器后与所述汽包的上升管构成循环回路；
所述汽包的蒸汽出口通过管路穿过所述换热器后与所述汽轮机的蒸汽入口连接，所述汽轮机出口与所述凝汽器的蒸汽入口连接，所述凝汽器的凝结水出口通过所述凝结水泵依次与所述除氧器、所述给水泵、所述换热器和所述汽包的进水口连接，所述除氧器还连接有补充水泵；
所述凝汽器的冷却水出口通过管路与所述冷却塔入口连接，所述冷却塔出口通过所述发电系统循环水泵与所述凝汽器的冷却水入口连接；
所述热盐泵的出口与发电系统中所述换热器的熔盐入口相连，发电系统中所述换热器的熔盐出口与蒸汽系统中所述汽化器的熔盐入口相连，蒸汽系统中所述汽化器的熔盐出口与储冷罐的熔盐入口相连。
3.根据权利要求2所述的太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，其特征在于，所述发电系统还包括发电机，所述汽轮机与发电机连接；
所述发电机用于为所述丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、热盐泵、冷盐泵、蒸汽系统循环水泵和发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵供电。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，其特征在于，所述丙烷制冷循环系统包括丙烷吸入罐、丙烷压缩机、润滑油分离器、冷凝器、丙烷缓冲罐、经济器和润滑油系统；
所述丙烷压缩机的出口依次与所述润滑油分离器、所述冷凝器和所述丙烷缓冲罐连接；
所述丙烷缓冲罐的出口分别与所述经济器的管程入口、壳程入口连接，所述经济器的管程出口分别与所述第一丙烷换热器、第二丙烷换热器的壳程入口连接，所述第一丙烷换热器和第二丙烷换热器的壳程出口汇合后与所述丙烷吸入罐的入口连接，所述丙烷吸入罐的气相出口和所述经济器的壳程出口分别与所述丙烷压缩机的2个入口连接；
所述丙烷吸入罐底部的润滑油出口、所述润滑油分离器的润滑油出口分别与所述润滑油系统的入口连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能供电供热天然气轻烃回收装置，其特征在于，所述丙烷缓冲罐的出口与所述经济器的壳程入口之间的连接管路上设有第一节流阀；
所述经济器的管程出口与所述第一丙烷换热器的壳程入口连接管路上设有第二节流阀；所述经济器的管程出口与所述第二丙烷换热器的壳程入口连接管路上设有第三节流阀。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的太阳能供电供热天然气轻烃回收装置的回收工艺，包括：
步骤1、通过发电系统分别给热盐泵、冷盐泵、丙烷制冷循环系统、脱乙烷塔顶回流泵、LPG塔顶回流兼外输泵、蒸汽系统循环水泵和发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵进行24小时供电；
步骤2、经丙烷制冷循环系统流出的液态丙烷分别流经第一丙烷换热器和第二丙烷换热器与所述第一丙烷换热器和所述第二丙烷换热器管程内的天然气进行换热，换热后的丙烷回流至丙烷制冷循环系统；
步骤3、脱硫脱水后的天然气经第一丙烷换热器降温后，部分冷凝的天然气进入低温分离器进行气液分离，所述低温分离器分离出的气相作为干气外输处理，分离出的液相进入脱乙烷塔；
步骤4、液相通过所述脱乙烷塔进行热质交换后，气相从脱乙烷塔顶部流经第二丙烷换热器冷凝后，流入脱乙烷塔顶分离器；所述脱乙烷塔顶分离器分离出的液相经过脱乙烷塔顶回流泵回流至脱乙烷塔，分离出的气相通过乙烷外输管道排出；从所述脱乙烷塔底部排出的液相流入LPG塔；
步骤5、液相通过LPG塔进行热质交换后，气相从LPG塔顶部出来，进入LPG塔顶分离器，所述LPG塔顶分离器分离出的气相与所述脱乙烷塔顶分离器分离出的气相汇合后通过乙烷外输管道排出，所述LPG塔顶分离器分离出的液相经LPG塔顶回流兼外输泵后，一部分回流至所述LPG塔，另一部分输送至LPG储罐进行储存，所述LPG塔底部分离出的凝液输送至凝液处理单元；
步骤6、经蒸汽系统中的汽化器出口的一部分饱和水蒸气流入第二再沸器进行充分换热，经汽化器出口的另一部分饱和水蒸气经过减温器变成低压水蒸气后流入第一再沸器进行充分换热；脱乙烷塔底的第一凝液罐和LPG塔底的第二凝液罐中的凝液分别输送至凝液收集罐进行储存，凝液收集罐的出口凝液通过蒸汽系统循环水泵流入汽化器壳程内进行换热。
7.根据权利要求6所述的回收工艺，其特征在于，所述步骤1，具体包括：
步骤11、在白天时，所述太阳能熔盐供能系统中的吸热塔在定日镜场的作用下，将吸热塔顶部的熔盐加热至565℃，加热后的高温熔盐通过重力流入储热罐中；
步骤12、所述储热罐内的一部分熔盐通过热盐泵流入发电系统进行发电，经发电系统后的熔盐流入汽化器管程内，流入所述汽化器管程内的熔盐将流入所述汽化器壳程内的冷凝水加热成饱和蒸汽，熔盐温度降低到290℃后流入储冷罐，储冷罐中的熔盐通过冷盐泵回流至所述吸热塔塔顶，进行循环利用；
步骤13、在夜晚时，所述热盐泵将储存在所述储热罐内的高温熔盐抽出，送至发电系统，经发电系统后的熔盐流入汽化器管程内，流入所述汽化器管程内的熔盐将流入所述汽化器壳程内的冷凝水加热成饱和蒸汽，熔盐温度降低到290℃后回流至所述储冷罐；
步骤14、经发电系统输出的电分别给所述热盐泵、所述冷盐泵、所述丙烷制冷循环系统、所述脱乙烷塔顶回流泵、所述LPG塔顶回流兼外输泵、所述蒸汽系统循环水泵和所述发电系统中的给水泵、凝结水泵、补充水泵、发电系统循环水泵进行24小时供电。
8.根据权利要求7所述的回收工艺，其特征在于，所述冷盐泵仅在白天运行。
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