一种高压天然气的乙烷回收方法技术

本发明专利技术公开了一种高压天然气的乙烷回收方法，涉及天然气加工工艺技术领域，所述方法将高压低温吸收、部分低温气体过冷、外输气回流工艺以及膨胀机制冷相结合，并将低温分离器的过冷气体和外输气回流均分出一部分进入高压吸收塔，其余部分进入脱甲烷塔以提高乙烷回收率，且乙烷回收率可根据回收率目标值调节。本发明专利技术的高压吸收塔和脱甲烷塔的操作压力可独立设置，降低了外输气增压机组压缩功率和脱甲烷塔的重沸器热负荷。本发明专利技术适用于原料气压力大于7.0MPa的天然气乙烷回收装置，其方法具有回收率高、系统能耗低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种高压天然气的乙烷回收方法
本专利技术涉及天然气的加工工艺
，尤其涉及一种高压天然气的乙烷回收方法。
技术介绍
近年来，随着天然气工业的发展，应用膨胀机制冷回收天然气凝液技术得到迅猛发展，膨胀机制冷工艺是利用原料气压差获得冷量，膨胀比越大，膨胀机出口压力越低，其系统冷量越多，其凝液回收率就越高。现有典型乙烷回收流程图如图2所示，其流程特征是脱水后的天然气经冷箱E21换热降温后进入低温分离器V21分离，其低温分离器的气相分成两股流，一股气体流经膨胀机膨胀降压降温后送入脱甲烷塔T21的中部，另一股气体流(20％～35％)与低温分离器的部分液相混合后经冷箱E22换热调压过冷后送入脱甲烷塔T21的中上部；低温分离器的另一部分液相经调压进入脱甲烷塔T21中下部。并将部分外输气(5％～15％)回流经冷箱E22换热降温调压过冷后进入脱甲烷塔T21的顶部。此工艺对于4MPa～7MPa的原料气具有高乙烷回收率，且可通过调节外输气回流量调节乙烷回收率，乙烷回收装置具有较高的经济性。但随着原料气压力的增加(高于7.0MPa)，外输气压力要求升高(大于6.0MPa)，外输气再压缩功显著增加，乙烷回收装置系统能耗增加。在保证要求的乙烷回收目标的前提下，尽量降低基建投资和运行费用。实现目标的主要措施就是降低再压缩功率消耗，这就要求脱甲烷塔在较高的压力运行。当脱甲烷塔操作压力超过2.76MPa～3.10MPa，其塔底温度易高于原料进气温度，脱甲烷塔重沸器要外部热源供给，同时脱甲烷塔操作压力过高，其建设费用将大幅增加，因此脱甲烷塔的操作压力不宜过高，脱甲烷塔的适宜操作压力为1.38MPa～2.76MPa。对于进气压力高于7.0MPa的原料气，膨胀机产生的压降将比满足乙烷回收率目标所要求的压降高，流程中冷量过剩，同时需要较高的外输气再压缩功和脱甲烷塔重沸器热负荷，系统能耗显著增加为了克服上述典型乙烷回收流程(图2)的不足，降低高压天然气乙烷回收装置的系统能耗，本专利技术针对进气压力高于7.0MPa的原料气，开发了一种高压天然气的乙烷回收的方法，回收天然气中乙烷及乙烷以上的凝液。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高压天然气的乙烷回收方法，所述方法降低了外输气增压机组压缩功率和装置系统能耗，提高了系统冷热利用率，其乙烷回收装置的经济效益得到有效提升。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种高压天然气的乙烷回收方法，其特征在于脱水后的原料气经冷箱E11降温进入低温分离器V11，低温分离器V11分离出的一部分气相(60％～70％)经膨胀机组K11的膨胀端降压降温后，其膨胀端的气液混合物进入高压吸收塔T11底部；低温分离器V11分离出的另一部分气相经冷箱E12换热降温后分成两股流：一股流经调压过冷后进入高压吸收塔T11中部，另一股流经调压后过冷后进入脱甲烷塔T12中上部；低温分离器液相经调压后进入脱甲烷塔T12中下部；部分外输气(5％～20％)经冷箱E12换热降温后分成两股，调压过冷后分别进入高压吸收塔T11顶部和脱甲烷塔T12顶部；脱甲烷塔T12顶部出来的低温气相经冷箱E12换热升温后进入脱甲烷塔顶气压缩机K12增压后，再与高压吸收塔T11顶部分馏出来的气相(分别经冷箱E12、冷箱E11换热升温后)混合，再依次进入膨胀机组K11的增压端、空冷器A11、外输气压缩机K13和空冷器A12后外输。进一步的技术方案在于：所述高压吸收塔T11的压力比脱甲烷塔T12的压力高0.5MPa～1.5MPa，吸收塔T11与脱甲烷塔T12的压力可独立设置。所述高压吸收塔T11的压力与原料气的压力、气质和乙烷回收率有关，吸收塔T11与脱甲烷塔T12的操作压力通过工艺流程模拟决定。进一步的技术方案在于：所述脱甲烷塔顶气相压缩机K12轴功率较小，其轴功率为外输气压缩机K13轴功率的20％-30％，用于将经冷箱E12换热后的脱甲烷塔顶气相增压与高压吸收塔塔顶出来的气体经冷箱E11换热后混合。进一步的技术方案在于：所述冷箱E11和冷箱E12均采用多股板翅式换热器，将一股热流与四股冷流、二股热流与三股冷流分别集成于冷箱E11和冷箱E12中。进一步的技术方案在于：所述冷箱E11的一股热流为原料气，四股冷流分别为经冷箱E12换热后的脱甲烷塔底液相、经冷箱E12换热后的高压吸收塔定气相和两股脱甲烷塔底侧线抽出物流。进一步的技术方案在于：所述冷箱E12的二股热流为低温分离器部分气相、部分外输气回流。三股冷流分别为脱甲烷塔顶气相、脱甲烷塔底液相和高压吸收塔顶气相。一股热流为低温分离器部分气相。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：应用高压低温、气化吸收制冷原理提高乙烷回收率，降低外输气压缩功率和脱甲烷塔重沸器热负荷；采用低含乙烷的低温液烃作为高压吸收塔的吸收剂，改善了吸收塔的分离效率和操作稳定性；流程采用高效的多股板翅式换热器，优化了换热网络，提高冷热利用率，减少冷热损失，降低了乙烷回收装置系统能耗。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。图2是现有典型外输气回流乙烷回收工艺流程图；图3是本专利技术的实施方案工艺流程图；图1中主要设备代号：E11-冷箱Ⅰ；V11-低温分离器；K11-透平膨胀机组；T11-高压吸收塔；E12-冷箱Ⅱ；T12-脱甲烷塔；E13-脱甲烷塔重沸器；K12-脱甲烷塔顶气相压缩机；K13-外输气压缩机；A11、A12-空冷器。图2中主要设备代号：E21-冷箱Ⅰ；V21-低温分离器；K21-透平膨胀机组；E22-冷箱Ⅱ；T21-脱甲烷塔；E23-脱甲烷塔重沸器；K22-外输气压缩机；A21、A22-空冷器。图3中主要设备代号：V31-原料气分离器；T31-分子筛脱水装置；E31-冷箱Ⅰ；V32-低温分离器；K31-透平膨胀机组；E32-冷箱Ⅱ；T32-高压吸收塔；T33-脱甲烷塔；T34-脱乙烷塔；T35-脱丁烷塔；E33、E34、E37-分别为脱甲烷塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔的重沸器；K32-脱甲烷塔顶压缩机；K33-外输气压缩机；A31、A32、A33、A34-空冷器；E35-脱乙烷塔顶冷却器；V33、V34-分别为脱乙烷塔及脱丁烷塔顶回流罐；P31、P32-分别为脱乙烷塔及脱丁烷塔回流泵；E36-冷箱III。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。下面结合本专利技术实施例中的附图3，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。原料气气质组成及工况条件原料气处理规模：600×104m3/d原料气压力：9.0MPa.g进站温度：40℃干气外输压力：≥6.0MPa.g原料气组成见表1。表1原料气组成如图3所示，本专利技术公开了一种高压天然气凝液回收方法，进凝液回收装置的原料气(9.0MPa.g、40℃)经原料气分离器V31、分子筛脱水装置T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压天然气的乙烷回收方法，其特征在于，所述高压天然气的乙烷回收方法包括脱水后的原料气经冷箱(E11)降温进入低温分离器(V11)，低温分离器(V11)分离出的60％‑70％气相经膨胀机组(K11)的膨胀端降压降温后，其膨胀端的气液混合物进入高压吸收塔(T11)底部；低温分离器(V11)分离出的30％‑40％气相经冷箱(E12)换热降温后分成两股流：一股流经调压后进入高压吸收塔(T11)中部，另一股流经调压后进入脱甲烷塔(T12)中上部；低温分离器液相经调压后进入脱甲烷塔(T12)中下部；10％‑20％外输气经冷箱(E12)换热降温后分成两股流经调压后分别回流进入高压吸收塔(T11)顶部和脱甲烷塔(T12)顶部；脱甲烷塔(T12)顶部出来的低温气相经冷箱(E12)换热升温后进入脱甲烷塔顶气压缩机(K12)增压后，再与分别经冷箱(E12)、冷箱(E11)换热升温后的高压吸收塔(T11)顶部分馏出来的气相混合，混合后的气相再依次进入膨胀机组(K11)的增压端、空冷器(A11)、外输气压缩机(K13)和空冷器(A12)后外输。

【技术特征摘要】
1.一种高压天然气的乙烷回收方法，其特征在于，所述高压天然气的乙烷回收方法包括脱水后的原料气经冷箱(E11)降温进入低温分离器(V11)，低温分离器(V11)分离出的60％-70％气相经膨胀机组(K11)的膨胀端降压降温后，其膨胀端的气液混合物进入高压吸收塔(T11)底部；低温分离器(V11)分离出的30％-40％气相经冷箱(E12)换热降温后分成两股流：一股流经调压后进入高压吸收塔(T11)中部，另一股流经调压后进入脱甲烷塔(T12)中上部；低温分离器液相经调压后进入脱甲烷塔(T12)中下部；10％-20％外输气经冷箱(E12)换热降温后分成两股流经调压后分别回流进入高压吸收塔(T11)顶部和脱甲烷塔(T12)顶部；脱甲烷塔(T12)顶部出来的低温气相经冷箱(E12)换热升温后进入脱甲烷塔顶气压缩机(K12)增压后，再与分别经冷箱(E12)、冷箱(E11)换热升温后的高压吸收塔(T11)顶部分馏出来的气相混合，混合后的气相再依次进入膨胀机组(K11)的增压端、空冷器(A11)、外输气压缩机(K13)和空冷器(A12)后外输。2.根据权利要求1所述的高压天然气的乙烷回收方法，其特征在于，吸收塔(T11)与脱甲烷塔(T12)的压力可独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋洪，丁玲，蒲红宇，朱聪，巴玺立，杨莉娜，白晓东，刘烨，王春燕，
申请(专利权)人：西南石油大学，中国石油天然气股份有限公司规划总院，
类型：发明
国别省市：四川;51