[发明专利]一种高二氧化碳适应性的天然气乙烷回收方法

说明书

本发明公开一种高二氧化碳适应性的天然气乙烷回收方法，涉及天然气处理工艺技术领域。原料气首先分成两部分分别降温，随后一部分原料气进入低温分离器内进行分离，分离出的气相经膨胀机组的膨胀端降压降温后进入脱甲烷塔中上部；分离出的液相一部分与部分回流外输气混合，换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔顶部，一部分与剩余原料气混合，换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔上部，剩余部分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及相平衡原理，应用原料气与低温分离器部分液相混合作为脱甲烷塔顶回流，改善脱甲烷塔顶部气相二氧化碳浓度，有效控制二氧化碳固体的析出，在保证高乙烷回收率的同时，最大限度的提高对原料气二氧化碳含量的适应性。

技术领域

本发明涉及天然气处理工艺技术领域，具体为一种高二氧化碳适应性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(15％～30％)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％～20％)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二氧化碳时，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二氧化碳析出，造成二氧化碳冻堵的发生；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)对二氧化碳含量的适应性不足，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高二氧化碳适应性的天然气乙烷回收方法，回收天然气中乙烷及乙烷以上的凝液，降低脱甲烷塔二氧化碳冻堵温度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于二氧化碳含量高(2％)的高效天然气的乙烷回收方法，该方法在保证高回收率的情况下，有效控制了脱甲烷塔的冻堵问题，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：一种高二氧化碳适应性的天然气乙烷回收方法，其特征在于原料气首先分成两部分，分别经第一冷箱和第二冷箱降温，降温后一部分原料气进入低温分离器内进行分离，分离出气相和液相；低温分离器分离出的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液相一部分与依次经第一冷箱、第二冷箱换热降温的部分外输气混合后经第三冷箱换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔顶部；低温分离器分离出的另一部分液相与降温后的另一部分原料气混合后经第三冷箱换热降温后调压过冷进入脱甲烷塔上部；低温分离器分离出的剩余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依次经第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱换热升温后进入膨胀机组的增压端增压、外输气压缩机增压、空冷器冷却后外输，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、第二冷箱和第三冷箱均采用多股板翅式换热器，将三股热流与三股冷流、三股热流与四股冷流、两股热流与一股冷流分别集成于第一冷箱、第二冷箱和第三冷箱中。

进一步的技术方案是，所述第一冷箱的三股热流分别为两股原料气、部分外输气回流，三股冷流为经第二冷箱和第三冷箱换热后的脱甲烷塔顶部出来的气相、外部制冷剂和脱甲烷塔底部侧线抽出的物流。