[发明专利]一种高压天然气的乙烷回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气的加工工艺技术领域，尤其涉及一种高压天然气的乙烷回收方法。

背景技术

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，本发明针对进气压力高于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。

发明内容

本发明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，本发明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。