一種從天然氣提取乙烷混烴的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，天然氣經(jīng)淺冷制冷劑預(yù)冷至-37℃后，經(jīng)一級(jí)低溫分離器分離，分離出來(lái)的氣相經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)降溫至-61℃后，進(jìn)入二級(jí)低溫分離器分離，二級(jí)低溫分離器分離出的一部分氣相經(jīng)壓縮機(jī)增壓至6MPa后進(jìn)入換熱器換熱至-75℃冷凝，然后通過(guò)節(jié)流降壓至3.5MPa過(guò)冷后，進(jìn)入脫甲烷塔，二級(jí)低溫分離器分離出的另一部分氣相直接至脫甲烷塔，一級(jí)低溫分離器分離出的液相和二級(jí)低溫分離器分離出的液相進(jìn)入脫甲烷塔。本發(fā)明還公開(kāi)了一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置。本發(fā)明的方法和裝置簡(jiǎn)單，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備較少，操作靈活，投資省。
【專利說(shuō)明】一種從天然氣提取乙烷混烴的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從天然氣中回收乙烷混烴的方法和裝置，尤其是一種從天然氣中提取乙烷混烴的方法以及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大部分天然氣處理廠輕烴回收裝置的C3+回收率僅為15?25%，回收深度僅為滿足外輸氣烴露點(diǎn)要求，因此還有大部分烴組分未回收利用。鑒于多數(shù)天然氣中豐富的烴資源，天然氣在外輸之前都有必要提取混烴資源。同時(shí)天然氣中豐富的乙烷資源，作為裂解乙烯的最佳原料，市場(chǎng)需求量大，前景較好，能夠有效節(jié)約原油消耗，間接實(shí)現(xiàn)以氣代油。
[0003]目前天然氣乙烷回收工藝主要有低溫油吸收法、階式制冷/混合冷劑制冷法等。低溫油吸收法需要大量的循環(huán)溶劑油，且溶劑油有一定的損耗，乙烷收率較低，一般只有60%的乙烷收率。而階式制冷/混合冷劑制冷法是通過(guò)外制冷工藝將乙烷冷凝，一般適用于原料氣壓力較低的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種采用淺冷劑預(yù)冷與膨脹劑制冷相結(jié)合的從天然氣中提取乙烷混烴的方法。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，天然氣經(jīng)淺冷制冷劑預(yù)冷至_37°C后，經(jīng)一級(jí)低溫分離器分離，分離出來(lái)的氣相經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)，優(yōu)選同軸壓縮膨脹機(jī)，降溫至_61°C (3.5MPa)后，進(jìn)入二級(jí)低溫分離器分離，二級(jí)低溫分離器分離出的一部分氣相經(jīng)壓縮機(jī)增壓至6MPa后進(jìn)入換熱器換熱至_75°C冷凝，然后通過(guò)節(jié)流降壓至3.5MPa過(guò)冷(_96°C )后，進(jìn)入脫甲烷塔，二級(jí)低溫分離器分離出的另一部分氣相直接至脫甲烷塔，一級(jí)低溫分離器分離出的液相和二級(jí)低溫分離器分離出的液相進(jìn)入脫甲烷塔，脫甲烷塔塔底的液相即為乙烷混烴，脫甲烷塔塔頂?shù)臍怏w即為含有少量乙烷的產(chǎn)品氣。
[0006]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，一級(jí)低溫分離器分離出的液相經(jīng)節(jié)流降壓后與二級(jí)低溫分離器分離出的液相一起進(jìn)入脫甲烷塔。
[0007]上述脫甲烷塔塔頂?shù)臍怏w壓力優(yōu)選比較高，如3.0?3.7MPa，可有效縮小脫甲烷的塔徑和體積，有利于節(jié)省總投資。
[0008]在上述方法中，根據(jù)下游產(chǎn)品需要，可以在脫甲烷塔塔底設(shè)置重沸器或LPG分餾塔等，以靈活收集液化石油氣(LPG)和輕油等。
[0009]為了回收產(chǎn)品氣的冷量和能量，還可以將脫甲烷塔頂?shù)漠a(chǎn)品氣依次經(jīng)過(guò)換熱器以及同軸壓縮膨脹機(jī)后再排出收集。
[0010]本發(fā)明的淺冷制冷劑是指將常溫氣體冷卻至-35°c左右的一類制冷劑，例如丙烷、丙烯、氨和R134a常用制冷劑等。
[0011]采用上述方法，天然氣中的乙烷混烴收率高達(dá)75%左右，丙烷混烴收率更是高達(dá)98%以上。
[0012]本發(fā)明的目的之二還在于提供一種從天然氣中提取乙烷混烴的裝置。
[0013]一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，包括換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、一級(jí)低溫分離器、二級(jí)低溫分離器、脫甲烷塔，所述換熱器依次與一級(jí)低溫分離器、膨脹機(jī)、二級(jí)低溫分離器、壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)再與換熱器、脫甲烷塔相連，一級(jí)低溫分離器的液相出口和二級(jí)低溫分離器的液相出口分別與脫甲烷塔相連，二級(jí)低溫分離器的一個(gè)氣相出口還與脫甲烷塔直接相連。
[0014]優(yōu)選的，在脫甲烷塔的塔底還設(shè)置有重沸器或LPG分餾塔。
[0015]上述脫甲烷塔可以優(yōu)選為填料塔或板式塔。
[0016]其中，一級(jí)低溫分離器的液相出口優(yōu)選通過(guò)節(jié)流閥與脫甲烷塔相連。上述換熱器優(yōu)選通過(guò)節(jié)流閥與脫甲烷塔相連。
[0017]優(yōu)選的，為了回收產(chǎn)品氣的冷量和能量，將脫甲烷塔塔頂?shù)漠a(chǎn)品氣出口依次與換熱器和同軸壓縮膨脹機(jī)相連。
[0018]上述換熱器為制冷劑及其他物流提供能量交換的場(chǎng)所；膨脹機(jī)為主要制冷設(shè)備，為天然氣深冷提供冷量；壓縮機(jī)為部分膨脹氣壓縮機(jī)，部分膨脹氣壓縮機(jī)將天然氣增壓，冷凝后節(jié)流過(guò)冷，作為脫甲烷塔塔頂回流液；脫甲烷塔作為提取乙烷混烴的傳質(zhì)場(chǎng)所。
[0019]本發(fā)明通過(guò)壓縮機(jī)增壓使膨脹氣換熱后冷凝，然后通過(guò)節(jié)流降壓使該物流過(guò)冷，為深度脫乙烷提供冷量，其中壓縮機(jī)成熟可靠，與其他采用混合冷劑制冷脫乙烷工藝相比，壓縮機(jī)要求較低、投資較少、制造工期短、少一套制冷系統(tǒng)，同時(shí)操作維護(hù)更簡(jiǎn)潔，使得本發(fā)明的工程總投資大幅下降；乙烷混烴提取效果好，在保證外輸產(chǎn)品氣熱值的前提下，將天然氣中的乙烷混烴盡可能的脫除，為裂解乙烯提供優(yōu)質(zhì)原料，有利于減少原油消耗，保障乙烯工業(yè)的原料提供，同時(shí)有效避免外輸氣液烴析出，能優(yōu)化國(guó)家能源結(jié)構(gòu)，和有效利用產(chǎn)品；天然氣中提取乙烷混烴工藝流程簡(jiǎn)單，投資省，較傳統(tǒng)提取天然氣中乙烷混烴工藝流程大大簡(jiǎn)化，減少了專門制冷系統(tǒng)等相應(yīng)設(shè)備，通過(guò)天然氣冷凝節(jié)流過(guò)冷回流在脫甲烷塔內(nèi)即可達(dá)到天然氣深度提取乙烷混烴，回收天然氣中的烴資源，滿足天然氣烴露點(diǎn)的需要。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
圖1是實(shí)施例3的裝置的結(jié)構(gòu)連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本說(shuō)明書中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022]本說(shuō)明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0023]實(shí)施例1
一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，天然氣經(jīng)淺冷制冷劑預(yù)冷至_37°C后，經(jīng)一級(jí)低溫分離器分離，分離出來(lái)的氣相經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)，優(yōu)選同軸壓縮膨脹機(jī)，降溫至-61°C(3.5MPa)后，進(jìn)入二級(jí)低溫分離器分離，二級(jí)低溫分離器分離出的氣相分為兩部分，其中小部分氣相(例如30%)經(jīng)壓縮機(jī)增壓至6MPa后進(jìn)入換熱器換熱至-75°C冷凝，然后通過(guò)節(jié)流降壓至3.5MPa過(guò)冷(_96°C)后，進(jìn)入脫甲烷塔塔頂作為液體回流液，二級(jí)低溫分離器分離出的另一部分氣相直接至脫甲烷塔作為進(jìn)料，一級(jí)低溫分離器分離出的液相經(jīng)節(jié)流降壓后和二級(jí)低溫分離器分離出的液相進(jìn)入脫甲烷塔作為進(jìn)料，天然氣在脫甲烷塔內(nèi)傳質(zhì)分流，脫甲烷塔塔底的液體即為乙烷混烴，脫甲烷塔塔頂?shù)臍怏w即為含有少量乙烷的產(chǎn)品氣。
[0024]本實(shí)施例的方法利用淺冷制冷劑預(yù)冷天然氣，經(jīng)過(guò)預(yù)冷的高壓天然氣膨脹制冷達(dá)到中冷或深冷，再次將冷卻的天然氣增壓、冷凝和節(jié)流過(guò)冷，作為脫甲烷塔塔頂回流液，從而脫除天然氣中的絕大部分乙烷混烴，有效地減少裝置能耗。
[0025]實(shí)施例2
一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，包括換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、一級(jí)低溫分離器、二級(jí)低溫分離器、脫甲烷塔，換熱器與一級(jí)低溫分離器相連，一級(jí)低溫分離器的氣相出口與膨脹機(jī)相連，膨脹機(jī)與二級(jí)低溫分離器相連，二級(jí)低溫分離器有兩個(gè)氣相出口，其中一個(gè)氣相出口與壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)再依次與換熱器、脫甲烷塔相連，二級(jí)低溫分離器的另一個(gè)氣相出口、以及一級(jí)低溫分離器的液相出口、二級(jí)低溫分離器的液相出口分別與脫甲烷塔相連，根據(jù)實(shí)際需要，在脫甲烷塔的塔底還設(shè)置有重沸器或LPG分餾塔。
[0026]在其他的實(shí)施例中，一級(jí)低溫分離器的液相出口還可以通過(guò)節(jié)流閥與脫甲烷塔相連，換熱器還可以通過(guò)節(jié)流閥與脫甲烷塔相連。
[0027]實(shí)施例3
一種天然氣提取乙烷混烴的工藝裝置，如圖1所示，包括:換熱器-1、壓縮機(jī)-2、同軸壓縮膨脹機(jī)-3、一級(jí)低溫分離器_4、二級(jí)低溫分離器-5、節(jié)流閥(a)-6、節(jié)流閥(b)-7、脫甲烷塔-8、脫甲燒塔底重沸器-9。其中:
換熱器I與一級(jí)低溫分離器4相連，一級(jí)低溫分離器4的氣相出口與同軸壓縮膨脹機(jī)3相連，同軸壓縮膨脹機(jī)3與二級(jí)低溫分離器5相連，二級(jí)低溫分離器5有兩個(gè)氣相出口，其中一個(gè)氣相出口與壓縮機(jī)2相連，壓縮機(jī)2與換熱器I相連，換熱器I再通過(guò)節(jié)流閥(b)7與脫甲烷塔的進(jìn)料口 8相連，二級(jí)低溫分離器5的另一個(gè)氣相出口以及二級(jí)低溫分離器5的液相出口分別與脫甲烷塔8的進(jìn)料口相連，一級(jí)低溫分離器4的液相出口通過(guò)節(jié)流閥(a)6與脫甲烷塔8的進(jìn)料口相連，在脫甲烷塔的塔底還設(shè)置有脫甲烷塔底重沸器重沸器9，脫甲烷塔8的塔頂產(chǎn)品氣出口依次與換熱器I和同軸壓縮膨脹機(jī)3連接。
[0028]上述脫甲烷塔既可以是填料塔也可以是板式塔。
[0029]實(shí)施例4
一種天然氣提取乙烷混烴的方法，步驟如下:
原料氣與淺冷制冷劑在換熱器中預(yù)冷至_37°C后，經(jīng)過(guò)一級(jí)低溫分離器氣液兩相分離，氣相至膨脹機(jī)膨脹至3.5MPa(-6rC )，進(jìn)入二級(jí)低溫分離器分離，二級(jí)分離器出來(lái)的氣相分為兩部分，一部分氣相(70%)直接至脫甲烷塔，剩余一部分(30%)通過(guò)壓縮機(jī)增壓至6MPa后進(jìn)入換熱器換熱至_75°C冷凝，然后節(jié)流降壓至3.5MPa過(guò)冷(_96°C )，然后進(jìn)入脫甲烷塔，一級(jí)低溫分離器的液相節(jié)流降壓后進(jìn)入脫甲烷塔，二級(jí)低溫分離器的液相直接進(jìn)入脫甲烷塔，天然氣在脫甲烷塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)分餾，脫甲烷塔塔頂氣即為含有少量乙烷的產(chǎn)品氣，脫甲烷塔底部液相即為乙烷混烴產(chǎn)品，脫甲烷塔塔頂氣分別經(jīng)過(guò)換熱器回收冷量以及經(jīng)過(guò)同軸壓縮膨脹機(jī)回收壓力能。根據(jù)產(chǎn)品的需要，通過(guò)提高脫甲烷塔塔底重沸器溫度(將57°C提高至108°C )，即可脫丙烷或者在下游增加LPG分餾塔等。因?yàn)橹挥屑s30%的低溫閃蒸天然氣，通過(guò)壓縮機(jī)壓縮后，冷凝過(guò)冷為脫甲烷塔提供冷量，大大降低了整個(gè)裝置的能耗。
[0030] 本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，其特征在于，天然氣經(jīng)淺冷制冷劑預(yù)冷至-37°c后，經(jīng)一級(jí)低溫分離器分離，分離出來(lái)的氣相經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)降溫至-61°c后，進(jìn)入二級(jí)低溫分離器分離，二級(jí)低溫分離器分離出的一部分氣相經(jīng)壓縮機(jī)增壓至6MPa后進(jìn)入換熱器換熱至_75°C冷凝，然后通過(guò)節(jié)流降壓至3.5MPa過(guò)冷后，進(jìn)入脫甲烷塔，二級(jí)低溫分離器分離出的另一部分氣相直接至脫甲烷塔，一級(jí)低溫分離器分離出的液相和二級(jí)低溫分離器分離出的液相進(jìn)入脫甲烷塔。
2.如權(quán)利要求1所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，其特征在于，脫甲烷塔塔底的液相即為乙烷混烴。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，其特征在于，一級(jí)低溫分離器分離出的液相經(jīng)節(jié)流降壓后與二級(jí)低溫分離器分離出的液相一起進(jìn)入脫甲烷塔。
4.如權(quán)利要求1所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的方法，其特征在于，所述膨脹機(jī)為同軸壓縮膨脹機(jī)。
5.一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，其特征在于，包括換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、一級(jí)低溫分離器、二級(jí)低溫分離器、脫甲烷塔，所述換熱器依次與一級(jí)低溫分離器、膨脹機(jī)、二級(jí)低溫分離器、壓縮機(jī)相連，壓縮機(jī)再與換熱器、脫甲烷塔相連，一級(jí)低溫分離器的液相出口和二級(jí)低溫分離器的液相出口分別與脫甲烷塔相連，二級(jí)低溫分離器的一個(gè)氣相出口還與脫甲烷塔直接相連。
6.如權(quán)利要求5所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，其特征在于，所述脫甲烷塔的塔底還設(shè)置有重沸器。
7.如權(quán)利要求5所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，其特征在于，所述脫甲烷塔的塔底還設(shè)置有LPG分餾塔。
8.如權(quán)利要求5-7中任意權(quán)利要求所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，其特征在于，所述脫甲烷塔為填料塔或板式塔。
9.如權(quán)利要求5-7中任意權(quán)利要求所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，其特征在于，一級(jí)低溫分離器的液相出口通過(guò)節(jié)流閥與脫甲烷塔相連。
10.如權(quán)利要求5-7中任意權(quán)利要求所述的一種從天然氣提取乙烷混烴的裝置，其特征在于，所述換熱器通過(guò)節(jié)流閥與脫甲烷塔相連。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK103940199SQ201410192864
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】蒲黎明, 黃勇, 李瑩珂, 王科, 劉家洪, 陸永康, 冼祥發(fā), 宋光紅, 龍海洋, 王剛, 劉順劍, 廖勇, 尚龍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司