[发明专利]一种NGL(液化天然气回收)和LNG(液化天然气)的组合工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种液化天然气和液化天然气回收的组合工艺和设备。特别地，这种改进的工艺和设备通过将一部分从液化天然气回收(NGL)单元的精馏塔(例如，一个轻组分精馏塔(LEFC)或者一个脱甲烷塔/脱乙烷塔)得到的经冷却的塔顶蒸汽，根据组分，例如，用于液化天然气回收单元中精馏的回流和/或为液化天然气单元提供冷料，来降低液化天然气(LNG)单元的能耗，或者在液化天然气回收单元中，通过冷却(例如，通过一个独立的冷却系统)源自于液化天然气回收单元的精馏塔的残余气体，并根据组分将该经冷却的残余气体用于，例如，为液化天然气回收单元中的精馏提供回流/进料和/或为液化天然气单元提供冷料，从而降低液化天然气单元的能耗，并使得整个工艺更加节能。

背景技术

天然气作为一种能源和原料来源，在全世界范围内都是一种重要的商品。预计全世界天然气消耗量将会在2015年由2008年的110.7万亿立方英尺上升至123万亿立方英尺，并在2035年上升至168.7万亿立方英尺[美国能源信息管理，国际能源展望2011，2011年9月19日，报告编号DOE/EIA-0484(2011)]。

从石油和煤气的开采井口获得的天然气主要包含甲烷，但也可能含有更高分子量的烃类，包括乙烷、丙烷、丁烷、戊烷，和它们的不饱和同系物，以及包括芳香族(例如苯)在内的重质烃。天然气中还常常含有非烃类杂质，例如水、氢气、氮气、氦气、氩气、硫化氢、二氧化碳和/或硫醇类。

在通过高压气体管道被输送给用户之前，天然气需要经过处理来去除二氧化碳、硫化物等杂质。另外，天然气可能还需要经过处理来去除一部分液化天然气(NGL)。这些液化天然气包括轻质烃类，即乙烷、丙烷和丁烷，以及碳原子数在5以上的重质烃类。这样处理后不仅能得到满足用户需求的洁净的天然气，同时也提供了一种有价值的原料。例如，轻质烃类可以被用作石油化工的原料和燃料，碳原子数在5以上的烃类能用于汽油调配。

井口位置和/或必需的基础设施的缺乏等因素常常会阻碍通过管道运输天然气的可行性。在这些情况下，天然气可以被液化后以液体形式通过运输工具(例如卡车、火车、轮船)运输。然而，通过深度冷冻工艺将天然气液化的过程中，天然气中的重质烃类会凝固，进而导致冷冻设备的损坏和液化过程的中止。因此，在这种情况下，需要从天然气中去除重质烃类。

已知的回收液化天然气的工艺有很多。例如，Buck(US4,617,039)描述了一种天然气进料流被冷却、然后部分冷凝，并进一步利用高压分离器分离的工艺。其中，从高压分离器分离出的液体流被加热后注入精馏塔(脱乙烷塔)的塔底，分离出的蒸汽流膨胀后被通入分离器/吸收器。分离器/吸收器底部的液体可以作为脱乙烷塔的液体进料。脱乙烷塔的塔顶蒸汽通过与从分离器/吸收器的顶部移出的蒸汽流进行换热，得到冷却后，并部分冷凝。这一部分来源于脱乙烷塔的冷凝的塔顶蒸汽随后被通入分离器/吸收器的上段区域中。从分离器/吸收器的顶部移出的蒸汽流可通过换热过程进一步被加热、并被压缩后，得到一种残余气体，该残余气体进一步压缩后还能再次被通入天然气管道。

其他的碳原子数在2以上和/或3以上的烃类的回收工艺中，原料气经过冷却和膨胀后得到一股蒸汽流和一股液体流，该股蒸汽流被通入轻组分精馏塔的塔釜区域，该股液体流被通入重组分精馏塔。从轻组分精馏塔的塔顶收集到残余气体，从重组分精馏塔的塔釜收集到液态产品。从轻组分精馏塔的塔釜收集到的液体被供给重组分精馏塔的上段区域。从重组分精馏塔收集到的塔顶蒸汽被部分冷凝，并将得到的冷凝部分用于轻组分精馏塔的回流，得到的气态物质可与上述残余气体合并。参见，例如，Buck等人(US4,895,584)，Key等人(US6,278,035)，Key等人(US6,311,516)以及Key等人(US7,544,272)。