[发明专利]一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置及方法

说明书

本发明公开了一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置及方法，其中冷箱依次与低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱甲烷塔重沸器连接；脱甲烷塔重沸器分别与主丙烷制冷系统和辅助丙烷制冷系统连接。本发明针对乙烷回收装置由于环境温度随季节变化较大导致制冷压缩机出口压力随之变化较大、原料气组分波动和装置操作弹性变化导致制冷压缩机运行负荷变化较大，并且系统有稳定较低品位的冷量供应的情况，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统，将脱甲烷塔重沸器和脱乙烷塔顶冷凝器集成为一个独立的换热系统，提升脱甲烷塔重沸器冷量品位，与脱乙烷塔顶冷凝器所需冷量品位相匹配，装置具有能耗低和操作灵活等优点。

技术领域

本发明涉及乙烷回收技术领域，具体为一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置及方法，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统，与脱甲烷塔重沸器和脱乙烷塔顶冷凝器集成为一个独立的换热系统，提升甲烷塔重沸器冷量的品位，可以降低外制冷系统电功率，达到提升装置操作稳定性、降低能耗的目的。

背景技术

天然气作为一种宝贵的资源，广泛的应用在人民生活和工业中。同时，有机合成产品的基础原料是乙烯，乙烯可以生产多种合成材料，是生产产量最多、最重要的化工中间体产品。乙烷总生产量绝大部分来自于天然气中回收的乙烷。商品天然气中含有大量的乙烷，而该部分天然气目前作为商品天然气直接输送至用户，而未加以利用，因此为避免上游资源的浪费，实现天然气的价值最大化，提升上下游整体经济效益，从天然气中乙烷回收成为一种趋势。

目前，天然气中乙烷回收技术都采用低温分离的方法，其中脱甲烷塔重沸器可提供约8℃的冷源。现有的乙烷回收装置，对于原料气压力较高的情况，通常采用膨胀机制冷为冷箱提供冷量，并使用一套外制冷系统来补充膨胀机制冷不足的冷量和脱乙烷塔顶气相冷凝所需的冷量，但未将因环境温度随季节变化较大导致制冷压缩机出口压力随之变化较大、原料气组分波动和装置操作弹性变化导致制冷压缩机运行负荷变化较大，以及系统可向外稳定提供较低品位冷量但缺失高品位冷量的实际情况相结合，导致装置整体能耗偏高。现有技术也考虑利用脱甲烷塔底重沸器对原料气进行预冷，但对于冬季环境温度低，原料气温度与脱甲烷塔重沸器物料温度相当或更低的情况不适用。

本发明充分利用脱甲烷塔重沸器提供的冷量，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统的方法来提升该部分冷量的品位，将其与脱乙烷塔顶需求的冷量相匹配，与脱乙烷塔顶冷凝器集成为独立的换热系统，可以从根本上提高主丙烷制冷系统的操作稳定性，降低装置能耗。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置及方法，具有能耗低和操作灵活的优点。

本发明所采用的技术方案是：一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，冷箱依次与低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱甲烷塔重沸器连接；脱甲烷塔顶部出口的气相依次与冷箱、膨胀机增压端和产品气压缩机相连，脱甲烷塔底部出口的液相与脱乙烷塔直接相连；脱乙烷塔依次与脱乙烷塔顶冷凝器、脱乙烷塔顶回流罐相连，脱乙烷塔顶回流罐的液相出口、脱乙烷塔顶回流泵和脱乙烷塔塔顶入口依次相连；所述脱甲烷塔重沸器分别与主丙烷制冷系统和辅助丙烷制冷系统连接，所述主丙烷制冷系统与冷箱连接，所述辅助丙烷制冷系统与脱乙烷塔顶冷凝器连接。