从LNG中分离和回收烃类的设备制造技术

提供了一种用于从LNG分离和回收丙烷和较重的烃类的设备和方法。该设备从LNG供料的上游侧朝向下游侧具有：第一塔(3)，该第一塔配备有第一塔塔顶冷凝器(2)、第一塔塔底再沸器(4)和侧部再沸器(5)；以及第二塔(14)，该第二塔配备有第二塔塔顶冷凝器(11)和第二塔塔底再沸器(15)。第一塔(3)将甲烷和乙烷的一部分分离为塔顶蒸气，并将剩余的乙烷和C3或高级烃分离为塔底液体。第二塔(14)将乙烷分离为塔顶蒸气，并将C3或高级烃分离为塔底液体。

Equipment for separating and recovering hydrocarbons from LNG

A device and method for separating and recovering propane and heavier hydrocarbons from LNG are provided. From the upstream side of LNG feed to the downstream side, the equipment has: the first tower (3), which is equipped with the first tower top condenser (2), the first tower bottom reboiler (4) and the side reboiler (5); and the second tower (14), which is equipped with the second tower top condenser (11) and the second tower bottom reboiler (15). The first column (3) separates a part of methane and ethane into top steam, and separates the remaining ethane and C3 or higher hydrocarbons into bottom liquids. The second column (14) separates ethane into top steam and C3 or higher hydrocarbons into bottom liquids.

【技术实现步骤摘要】
从LNG中分离和回收烃类的设备相关申请的交叉引用本申请基于并要求2017年11月6日提交的日本专利申请No.2017-213428的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及一种用于烃分离和回收的设备，以用于从液化天然气(LNG)中分离和回收含有液化石油气(LPG)馏分的烃，诸如丙烷和丁烷。
技术介绍
LNG在生产国被液化和出口后，在消费国的LNG接收终端被接收并储存在LNG储罐中。为了在最终用户那里利用LNG作为燃料气体，LNG通过泵被加压然后蒸发并送出至天然气管道。甲烷是LNG中的烃组分的主要部分。LNG还含有诸如乙烷、丙烷和丁烷等较重的烃组分以及氮气。当LNG含有大量较重的烃类时，LNG的热值变高，并且因此LNG可能不满足每个区域中用户所需的管道天然气规格。由于较重的烃类可用作石油化工厂的原材料，因此它们可具有比用作城市燃气或热电厂燃料的情况下的市场价值更高的市场价值。因此，可能希望在将LNG送至天然气管道之前从在LNG接收终端中接收的LNG进料(feedLNG)中分离和回收较重的烃类。关于从LNG中分离丙烷和较重的烃类的方法已有各种报道。然而，在传统方法中，用于实现高丙烷回收率的分离设备具有相对大的尺寸和复杂的配置，并因此需要相对大的能量消耗。美国专利No.6,510,706已报道了使用单个蒸馏塔从LNG中分离烃的方法。在该方法中，LNG进料用作回流液。因此，不能获得足够的回流效果，并且丙烷回收率相对较低。图1是美国专利No.6,510,706的流程图，并示出了用于从LNG中分离丙烷和较重的烃类的常规单塔设备。从LNG储罐(未示出)供给的约-159℃的LNG进料21通过LNG进料泵1被加压，并且加压后的LNG进料21a的一部分33流经蒸馏塔3的蒸馏塔塔顶冷凝器2，并供给到蒸馏塔3的中部。同时，LNG进料的剩余部分24绕过蒸馏塔塔顶冷凝器2，并作为回流液供给到蒸馏塔3的顶部。蒸馏塔3的塔顶蒸气(vapor)22在2,350kPaA且-72℃下被供给到蒸馏塔塔顶冷凝器2，通过与LNG进料33进行热交换而被冷却至-101℃并被完全冷凝。完全冷凝的液体(塔顶冷凝液)22a流经蒸馏塔回流罐9，并通过LNG产品泵10被加压至9,411kPaA的管道压力，并返回LNG终端。蒸馏塔3的塔底液体处于75℃，并在蒸馏塔塔底再沸器4中被加热，使得底部LPG产品中的C2/C3摩尔比为0.02或更低。表1总结了图1所示的工艺的物料平衡、回收率和能量消耗。为了在能量消耗和设备配置方面与其他相关技术进行比较，使用一样的LNG进料组合物。这里用作LNG进料示例的组合物是0.5摩尔％的氮、86.7摩尔％的甲烷、8.9摩尔％的乙烷、2.9摩尔％的丙烷和1.0摩尔％的丁烷。这对图2至图7也是同样适用的。假设热泄漏的量足够小，在用于计算时不考虑周围环境和具有非常低温度的工艺设备之间的任何热泄漏。将商业上可获得的冷绝缘材料应用于该设备，使这种热泄漏最小化并使该假设合理。表1.物料平衡、回收率和能量消耗(图1)在美国专利No.2,952,984中，由于蒸馏塔的冷凝的塔顶蒸气用作回流液，因此回流效果高并且可以获得高丙烷回收率。然而，由于LNG中所含的甲烷和乙烷组分在单个蒸馏塔中蒸发并与丙烷和丁烷组分分离，因此蒸馏塔中的蒸气负荷变得相对较高。因此，蒸馏塔的直径大，这是不利的。图2是美国专利No.2,952,984的流程图，并示出了用于从LNG中分离丙烷和较重的烃类的常规单塔设备。从LNG储罐供给的约-159℃的LNG进料21通过LNG进料泵1被加压，流经蒸馏塔3的蒸馏塔塔顶冷凝器2，并供给到蒸馏塔3的中部。在蒸馏塔塔顶冷凝器2中，LNG进料将其冷热(coldheat)给予蒸馏塔3的塔顶蒸气22，并且LNG进料被加热至-86℃。蒸馏塔3的塔顶蒸气22在2,600kPaA和-72℃下被供给到蒸馏塔塔顶冷凝器2，通过与LNG进料21a进行热交换而被冷却至-98℃并被完全冷凝。完全冷凝的液体22a流经蒸馏塔回流罐9和蒸馏塔回流泵6，并且其一部分24作为回流液被供给到蒸馏塔3的顶部。剩余的液体通过LNG产品泵10被加压至9,411kPaA的管道压力并返回到LNG接收终端。蒸馏塔3的塔底液体为80℃，并在蒸馏塔塔底再沸器4中被加热，使得塔底LPG产品中的C2/C3摩尔比为0.02或更低。表2总结了图2所示的工艺的物料平衡、回收率和能量消耗。表2.物料平衡、回收率和能量消耗(图2)由于蒸馏塔的塔顶蒸气的冷凝液体用作回流液，因此实现了比在图1所示的工艺中实现的96.28％更高的丙烷回收率99.47％。在美国专利No.7,216,507中，两个蒸馏塔用于从LNG中分离丙烷和丁烷。因此，与仅使用一个塔的情况相比，可以减少第一蒸馏塔中的蒸气负荷(从上游侧计数)。为了将第一塔的塔顶蒸气(第一塔顶蒸气)送至天然气管道，第一塔顶蒸气应被加压至管道压力，然后返回LNG接收终端。当该蒸馏塔的第一塔顶蒸气被送回至LNG接收终端时，在液化蒸气然后加压所得到的液体的情况下比在气相中压缩蒸气的情况下所需的加压能量低(即效率较高)。因此，希望完全冷凝第一塔顶蒸气。通过提高操作压力来实现完全冷凝。同时，因为第一塔处理在LNG进料中包含的作为主要组分的甲烷，所以第一塔是在分离设备中具有最大体积的单元或蒸馏塔。因此，优选的是降低第一塔的操作压力，并从而减小第一塔中的负荷以及减小第一塔的压力容器所需的壁厚。图3是美国专利No.7,216,507的流程图，并示出了用于从LNG中分离丙烷和较重的烃类的常规双塔设备。从LNG储罐(未示出)供给的约-159℃的LNG进料21通过LNG进料泵1被加压，流经第一塔塔顶冷凝器2，冷热回收交换器7和LNG进料预热器8，并被供给到第一塔3的中部。在第一塔塔顶冷凝器2中，LNG进料通过将其冷热(coldheat)给予第一塔3的塔顶蒸气22而被加热至-76℃(LNG进料21b)。此外，LNG进料21b通过在冷热回收交换器7中将其冷热给予来自第二塔14的塔底的LPG产品30而被加热至-74℃(21c)，然后在LNG进料预热器8中通过外部热源被加热至-48℃(21d)。然后将加热后的LNG进料21d供给到第一塔3，并使其与来自塔的上部的液体直接接触。由此，C3+NGL(天然气液体，具有3个或更多个碳原子的烃类)组分在液相中被吸收。第一塔3的第一塔顶蒸气22在-68℃和3,206kPaA下被供给第一塔塔顶冷凝器2，通过如上所述的LNG进料的冷热被冷却至-91℃并完全冷凝。完全冷凝的液体22a流经第一塔回流罐9和第一塔回流泵6，并且其一部分作为回流液24被供给到第一塔3的塔顶。剩余的完全冷凝的液体25通过LNG产品泵10被加压至9,411kPaA的管道压力(25a)并返回到LNG接收终端。来自第一塔底液体管线26的第一塔3的塔底液体通过其自身压力在-52℃和2,965kPaA下被供给到第二塔14。在第二塔14中，甲烷和乙烷的蒸气由第二塔塔底再沸器15提供的热量产生，并且进行蒸馏操作使得塔底LPG产品中的C2/C3摩尔比可以是0.02或更小。LPG产品30在88℃从第二塔14的塔底流至冷热回收交换器7，并通过LNG进料21b过冷到-18℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从液化天然气中分离和回收丙烷和较重的烃类的设备，所述设备从液化天然气进料源的液化天然气流的上游侧朝向下游侧包括：第一塔(3)，所述第一塔配备有第一塔塔顶冷凝器(2)、第一塔塔底再沸器(4)和侧部再沸器(5)，和第二塔(14)，所述第二塔配备有第二塔塔顶冷凝器(11)和第二塔塔底再沸器(15)，其中第一塔(3)被配置成将液化天然气进料分离成含有甲烷和乙烷的第一塔顶蒸气，以及含有剩余的乙烷、丙烷和较重的烃类的第一塔底液体，第二塔(14)被配置成将第一塔底液体分离成含有乙烷的第二塔顶蒸气，以及含有丙烷和较重的烃类的第二塔底液体，液化天然气进料源和第一塔(3)通过液化天然气进料管线(21、21a和21b)连接，第一塔塔顶冷凝器(2)设置在所述液化天然气进料管线中，第一塔(3)的塔顶和第一塔塔顶冷凝器(2)通过用于传送第一塔顶蒸气的第一塔顶蒸气管线(22)连接，第一塔塔顶冷凝器(2)连接到用于取出第一塔顶蒸气冷凝液体的第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)，第一塔顶蒸气冷凝液体是在第一塔塔顶冷凝器(2)中完全冷凝的第一塔顶蒸气，在第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)的下游设置有液化天然气产品泵(10)，并且进一步地，在液化天然气产品泵(10)的下游设置有用于将第一塔顶蒸气冷凝液体作为液化天然气产品排出的液化天然气产品排出管线(25)，第一塔(3)的底部和第二塔(14)通过用于传送第一塔底液体的第一塔底液体管线(26)连接，第二塔(14)连接到第二回流管线(27、27a、27b和28)，第二塔顶蒸气通过所述第二回流管线(27、27a、27b和28)从第二塔的塔顶取出并送回至第二塔(14)的上部，通过第二回流管线(27、27a、27b和28)将第二塔顶蒸气从第二塔(14)的塔顶取出，然后，在第二塔塔顶冷凝器(11)中获得冷凝的第二塔顶蒸气，然后，冷凝的第二塔顶蒸气的一部分经由第二塔回流罐(12)送回至第二塔(14)的上部，其中第二回流管线在第二塔回流泵(13)和第二塔(14)的上部之间的位置处通过第三回流管线(29)连接到第一塔(3)，所述第三回流管线将冷凝的第二塔顶蒸气的另一部分送回至第一塔(3)，以及第二塔(14)的底部连接到液化石油气回收管线(30)，第二塔底液体作为液化石油气产品通过所述液化石油气回收管线被回收。...

【技术特征摘要】
2017.11.06 JP 2017-2134281.一种用于从液化天然气中分离和回收丙烷和较重的烃类的设备，所述设备从液化天然气进料源的液化天然气流的上游侧朝向下游侧包括：第一塔(3)，所述第一塔配备有第一塔塔顶冷凝器(2)、第一塔塔底再沸器(4)和侧部再沸器(5)，和第二塔(14)，所述第二塔配备有第二塔塔顶冷凝器(11)和第二塔塔底再沸器(15)，其中第一塔(3)被配置成将液化天然气进料分离成含有甲烷和乙烷的第一塔顶蒸气，以及含有剩余的乙烷、丙烷和较重的烃类的第一塔底液体，第二塔(14)被配置成将第一塔底液体分离成含有乙烷的第二塔顶蒸气，以及含有丙烷和较重的烃类的第二塔底液体，液化天然气进料源和第一塔(3)通过液化天然气进料管线(21、21a和21b)连接，第一塔塔顶冷凝器(2)设置在所述液化天然气进料管线中，第一塔(3)的塔顶和第一塔塔顶冷凝器(2)通过用于传送第一塔顶蒸气的第一塔顶蒸气管线(22)连接，第一塔塔顶冷凝器(2)连接到用于取出第一塔顶蒸气冷凝液体的第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)，第一塔顶蒸气冷凝液体是在第一塔塔顶冷凝器(2)中完全冷凝的第一塔顶蒸气，在第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)的下游设置有液化天然气产品泵(10)，并且进一步地，在液化天然气产品泵(10)的下游设置有用于将第一塔顶蒸气冷凝液体作为液化天然气产品排出的液化天然气产品排出管线(25)，第一塔(3)的底部和第二塔(14)通过用于传送第一塔底液体的第一塔底液体管线(26)连接，第二塔(14)连接到第二回流管线(27、27a、27b和28)，第二塔顶蒸气通过所述第二回流管线(27、27a、27b和28)从第二塔的塔顶取出并送回至第二塔(14)的上部，通过第二回流管线(27、27a、27b和28)将第二塔顶蒸气从第二塔(14)的塔顶取出，然后，在第二塔塔顶冷凝器(11)中获得冷凝的第二塔顶蒸气，然后，冷凝的第二塔顶蒸气的一部分经由第二塔回流罐(12)送回至第二塔(14)的上部，其中第二回流管线在第二塔回流泵(13)和第二塔(14)的上部之间的位置处通过第三回流管线(29)连接到第一塔(3)，所述第三回流管线将冷凝的第二塔顶蒸气的另一部分送回至第一塔(3)，以及第二塔(14)的底部连接到液化石油气回收管线(30)，第二塔底液体作为液化石油气产品通过所述液化石油气回收管线被回收。2.一种用于从液化天然气中分离和回收丙烷和较重的烃类的设备，所述设备从液化天然气进料源的液化天然气流的上游侧朝向下游侧包括：第一塔(3)，所述第一塔配备有第一塔塔顶冷凝器(2)、第一塔塔底再沸器(4)和侧部再沸器(5)，和第二塔(14)，所述第二塔配备有第二塔塔顶冷凝器(11)和第二塔塔底再沸器(15)，其中第一塔(3)被配置成将液化天然气进料分离成含有甲烷和乙烷的第一塔顶蒸气，以及含有剩余的乙烷、丙烷和较重的烃类的第一塔底液体，第二塔(14)被配置成将第一塔底液体分离成含有乙烷的第二塔顶蒸气，以及含有丙烷和较重的烃类的第二塔底液体，液化天然气进料源和第一塔(3)通过液化天然气进料管线(21、21a和21b)连接，第一塔塔顶冷凝器(2)设置在所述液化天然气进料管线中，第一塔(3)的塔顶和第一塔塔顶冷凝器(2)通过用于传送第一塔顶蒸气的第一塔顶蒸气管线(22)连接，第一塔塔顶冷凝器(2)连接到用于取出第一塔顶蒸气冷凝液体的第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)，第一塔顶蒸气冷凝液体是在第一塔塔顶冷凝器(2)中完全冷凝的第一塔顶蒸气，在第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)的下游设置有第一回流管线(24)，所述第一回流管线用于经由第一塔回流泵(6)将第一塔顶蒸气冷凝液体的一部分作为回流液供给到第一塔，并且进一步地在第一塔顶蒸气冷凝液体管线(22a和22b)的下游设置有液化天然气产品排出管线(25)，所述液化天然气产品排出管线用于经由液化天然气产品泵(10)将第一塔顶蒸气冷凝液体的剩余部分作为液化天然气产品排出，第一塔(3)的底部和第二塔(14)通过用于传送第一塔底液体的第一塔底液体管线(26)连接，第二塔(14)连接到第二回流管线(27、27a、27b和28)，第二塔顶蒸气通过所述第二回流管线(27、27a、27b和28)从第二塔的塔顶取出并送回至第二塔(14)的上部，通过第二回流管线(27、27a、27b和28)将第二塔顶蒸气从第二塔(14)的塔顶取出，然后，在第二塔塔顶冷凝器(11)中获得冷凝的第二塔顶蒸气，然后，冷凝的第二塔顶蒸气的一部分经由第二塔回流罐(12)送回至第二塔(14)的上部，其中第二回流管线在第二塔回流泵(13)和第二塔(14)的上部之间的位置处通过第三回流管线(29)连接到第一塔(3)，所述第三回流管线将冷凝的第二塔顶蒸气的另一部分送回至第一塔(3)，以及第二塔(14)的底部连接到液化石油气回收管线(30)，第二塔底液体作为液化石油...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口昌一，山森康之，张小雪，
申请(专利权)人：东洋工程株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP