[发明专利]一种天然气液化过程中脱除重烃的工艺装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在天然气液化过程中天然气经预冷后利用自身压力膨胀制冷脱除重烃的工艺装置及方法，特别针对用于大型天然气液化过程中脱除重烃的工艺装置及方法。

背景技术

天然气在液化之前都必须经过深度预处理，其中包括脱除所含的重烃组分，从而有效避免天然气在液化过程中杂质引起冻堵，尤其是重烃组分在低温环境下冷凝、冻结而堵塞管道、阀门和板翅式换热器等设备。国内外已有的天然气脱除重烃方法主要有精馏法及吸附法，这两种方法中天然气均是在外加冷源的条件下，采用精馏或吸附的方法脱除重烃后进入天然气液化的下一步工序。

目前天然气液化工艺大致可分为阶式制冷循环、混合冷剂循环和膨胀循环三种方式，这三种制冷工艺中高压天然气从气态冷凝至液态至-135~-155℃后节流降压至常压储存。高压天然气内蕴含着巨大的压力能，再通过调压设备调压的过程中，这部分压力能往往被白白的浪费掉，另外，由于天然气急剧降压、降温对调压设备及管道设备的要求也很高。如果将这部分压力能加以利用，可以实现节能降耗的目的。

因此，设计一种利用天然气压力能脱除天然气中含有的重烃组分势在必行。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了在天然气液化过程中一种采用膨胀机脱除天然气中重烃的工艺装置及方法，具有能耗低、回收部分冷量等特征。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种天然气液化过程中脱除重烃的工艺装置，包括依次连接的预冷器、烃液分离器、膨胀机、脱重烃塔、第二节流阀、脱烃冷箱和脱乙烷塔；所述烃液分离器的底部出口依次与第一节流阀、脱烃冷箱和脱重烃塔中部进口连接；所述脱重烃塔的顶部出口依次与脱重烃塔冷凝器、脱重烃塔回流罐、脱重烃塔回流泵和脱重烃塔的上部进口连接；所述脱乙烷塔的顶部出口依次与脱烃冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流泵和脱乙烷塔的上部进口连接；脱乙烷塔回流罐的顶部出口与乙烷气换热器的壳程进口连接；乙烷气换热器的管程出口依次与脱烃冷箱、第三节流阀和脱重烃塔的中部进口连接。

本发明还公开了一种天然气液化过程中脱除重烃的工艺方法，包括如下步骤：

第一步、将经脱硫、脱碳、脱水后的含重烃天然气分为两股物流：一股物流经预冷器冷却后，进入烃液分离器进行气液分离，其中：气相经膨胀机膨胀后进入脱重烃塔进行精馏；液相经第一节流阀节流降压后，进入脱烃冷箱冷却降温；另一股物流进入乙烷气换热器，与来自脱乙烷塔回流罐的气相换热后，进入脱烃冷箱降温，然后经第三节流阀节流降压；

第二步、将经脱烃冷箱冷却降温，以及经第三节流阀节流降压后的两股物流混合，从脱重烃塔中部进口进入脱重烃塔进行精馏，经过精馏，天然气中的大部分重烃被脱除后从塔顶排出；

第三步、将从脱重烃塔顶部排出的天然气送入脱重烃塔冷凝器降温，然后进入脱重烃塔回流罐中进行气液分离，分离后的气相进入天然气液化的下一步工序；分离后的液相进入脱重烃塔回流泵，经增压后进入脱重烃塔的上部；

第四步、将脱重烃塔底部的液体送入第二节流阀节流降压后送入脱烃冷箱中换热升温，然后进入脱乙烷塔中精馏；

第五步、将脱乙烷塔的塔顶气送入脱烃冷箱降温，然后进入脱乙烷塔回流罐进行气液分离：分离后的气相进入乙烷气换热器中换热升温，然后通过送入工厂燃料气系统，分离后的液相进入脱乙烷塔回流泵增压后送入到脱乙烷塔的顶部；

第六步、将脱乙烷塔底部的脱乙烷油通过管道送入下一步工序处理。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：利用天然气自身压力经膨胀机膨胀降温，与节流阀相比得到天然气温度更低，膨胀机可以与压缩机或发电机连接来回收部分能量，实现节能；利用乙烷换热器与脱烃冷箱实现装置内能量的充分交换，避免了外加冷源，减少了投资、实现了节能降耗；本工艺重烃脱除效果好，将天然气中的重烃组分尽可能地脱除，有利于后续液化工艺，有效避免重烃冻堵，满足了天然气液化的需要。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的系统原理示意图。

具体实施方式

一种天然气液化过程中脱除重烃的工艺装置，如图1所示。