[发明专利]一种带有轻烃回收的天然气液化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及天然气分离回收轻烃技术，尤其涉及了一种带有轻烃回收的天然气液化方法及其装置。

背景技术

随着国内天然气气源的不断丰富，液化装置中原料气中湿气（C₂⁺）比例有较大范围的波动，而其中C₂⁺是重要的化工原料，能生产高附加值的化工产品，如果将其分离回收，会有显著的社会及经济效益。

目前，国内已经有很多专门从天然气管道气中回收轻烃的装置和方法，这些装置和方法仅将管道天然气中的轻烃进行分离回收，分离出的甲烷气仍返回管网，并未将其液化。在国内的液化天然气装置和方法中都还没有设置专门的回收轻烃步骤，而为了避免部分轻烃组分（C₃⁺）在换热器深冷段造成堵塞，少数装置和方法会设置了一个简单的重力（两相）分离器来将天然气中的轻烃进行分离，由于受分离条件和分离方法的限制，这种分离方法的分离精度低，原料气中的甲烷被带到了凝液中，导致装置LNG回收率降低，同时，轻烃回收率低，分离出的凝液品质不高，不能满足国家相关标准，产品附加值小，因而需要更多的设备来提纯以满足市场要求。

发明内容

本发明针对现有技术中轻烃分离精度低，导致LNG回收率低、轻烃回收率低，分离出的凝液品质也不高，不能满足国家相关标准的缺点，提供了一种可回收并获得高纯度轻烃的天然气液化方法及其装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种带有轻烃回收的天然气液化方法，包括以下步骤：

A.预冷：

步骤一：净化后的天然气输入第一换热器预冷至-60～-40℃，获得液态天然气Ⅰ与气态天然气Ⅰ的混合物Ⅰ；

B.轻烃分离：

步骤二：将步骤一获得的混合物Ⅰ通过第二分离器进行分离，分离出的液态天然气Ⅰ进入第一精馏塔参与精馏分离；分离出的气态天然气Ⅰ进入第二换热器预冷至-100～-80℃，获得液态天然气Ⅱ与气态天然气Ⅱ的混合物Ⅱ；

步骤三：将步骤二获得的混合物Ⅱ输入第一精馏塔参与精馏分离，从第一精馏塔塔顶获得干气，从第一精馏塔的第一塔底再沸器得到C₂⁺轻烃；

C.天然气液化：

步骤四：将步骤三获得的干气输入第二换热器进行冷却液化后得到LNG；

D.轻烃回收：

步骤五：将步骤三获得的C₂⁺轻烃输入第二精馏塔参与精馏分离，从第二精馏塔塔顶获得气态乙烷，从第二精馏塔的第二塔底再沸器得到C₃⁺轻烃；

步骤六：将步骤五获得的气态乙烷输入第一换热器进行冷却，冷却至-95～-75℃，冷却后再送入第二精馏塔的第一塔顶分离器，从第一塔顶分离器获得液态乙烷。

步骤二可以把天然气中的轻烃分离出来，一来是分离出来的这部分轻烃不会在第二换热器中堵塞其板式，二来是分离出来的轻烃可以作为副产品，附加值高。

作为优选，还包括E.深度分离提取：

步骤七：将步骤五获得的C₃⁺轻烃输入第三精馏塔进行精馏分离，并从第三精馏塔顶部获得流股Ⅰ，从第三精馏塔底部获得流股Ⅱ；

步骤八：将步骤七获得的流股Ⅰ先后经过第三精馏塔的塔顶冷凝器和第三精馏塔的第二塔顶分离器，最后获得LPG，流股Ⅱ进入第三精馏塔的第三塔底再沸器，并最终在第三塔底再沸器底部得到C₅⁺轻烃。

作为优选，在天然气液化和轻烃分离过程中所需的冷量均由混合冷剂制冷循环来提供。

作为优选，混合冷剂包括N₂、CH₄、C₂H₄、C₃H₈和i-C₅H₁₀或包括N₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈和i-C₅H₁₀。

作为优选，制冷循环包括以下步骤：

步骤一：将压力为0.1～0.3MPa的混合冷剂输入冷剂压缩机加压至3.0～4.0MPa；