[发明专利]一种多回流的天然气乙烷回收方法

说明书

本发明公开一种多回流的天然气乙烷回收方法，涉及天然气处理工艺技术领域。其中原料气降温进入低温分离器内进行分离，分离出一部分气相经膨胀机组的膨胀端降压降温后，其膨胀端的气液混合物进入脱甲烷塔中上部；另一部分气相换热降温后调压进入塔顶分离器，分离出的气相换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔上部，分离出的液相调压后同样进入脱甲烷塔上部；低温分离器分离出的液相经调压后进入脱甲烷塔中下部；脱甲烷塔顶部出来的气相换热升温后外输。本发明应用低温气化吸收制冷原理提高乙烷回收率，应用多级分离、多级预冷改善脱甲烷塔顶部回流，有效控制CO₂固体的析出，降低脱甲烷塔塔底凝液产品CO₂含量，并提高乙烷回收率。

技术领域

本发明涉及天然气处理工艺技术领域，具体为一种多回流的天然气乙烷回收方法。

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，其流程是天然气经冷箱换热降温后进入低温分离器分离，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的中部，另一股气体流(15％～30％)与低温分离器的部分液相混合后经冷箱换热调压过冷后送入脱甲烷塔的中上部；低温分离器的另一部分液相经调压进入脱甲烷塔中下部。并将部分外输气(5％～20％)回流经冷箱换热降温调压过冷后进入脱甲烷塔的顶部。

此流程对于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。但当原料气中含少量CO₂时，随着乙烷回收率的提高(高于95％)，外输气回流比例不断增大，一方面可能会造成脱甲烷塔顶部几块塔板上有固体CO₂析出，造成CO₂冻堵的发生；另一方面也会导致外输气再压缩机组轴功率显著增加，乙烷回收装置系统能耗增加。

为了克服上述典型乙烷回收流程(图2)的不足，降低天然气乙烷回收装置的系统能耗，本发明针对开发了一种多回流的天然气乙烷回收的方法，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多回流的天然气乙烷回收方法，该方法降低了装置系统能耗，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。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种多回流的天然气乙烷回收方法，原料气经第一冷箱和第二冷箱降温进入低温分离器内进行分离，分离成气相和液相；低温分离器分离出的一部分气相经膨胀机组的膨胀端降压降温后，其膨胀端的气液混合物进入脱甲烷塔中上部；低温分离器分离出的另一部分气相经第三冷箱换热降温后调压进入塔顶分离器，在塔顶分离器内分离成气相和液相；塔顶分离器分离出的气相经第四冷箱换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔上部，分离出的液相调压后同样进入脱甲烷塔中部；低温分离器分离出的液相经调压后进入脱甲烷塔中下部；部分外输气依次经第一冷箱、第三冷箱和第四冷箱换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔顶部；脱甲烷塔顶部出来的气相依次经第四冷箱、第三冷箱和第一冷箱换热升温后进入第二膨胀机组的增压端、空冷器、外输气压缩机和第二空冷器后外输，脱甲烷塔底部出来的液相进入脱乙烷塔。

进一步的技术方案是，所述第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱均采用多股板翅式换热器，将两股热流与一股冷流、一股热流与多股冷流、两股热流与一股冷流、两股热流与一股冷流分别集成于第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱中。

进一步的技术方案是，所述第一冷箱的两股热流分别为原料气、部分外输气回流，一股冷流为经第三冷箱和第四冷箱换热后的脱甲烷塔顶部出来的气相。

进一步的技术方案是，所述第二冷箱的一股热流为原料气，多股冷流分别为三股脱甲烷塔底侧线抽出的物流、一股为外部制冷系统提供的冷流。