[发明专利]一种轻烃回收的方法

说明书

本发明涉及一种降温冷凝分离气相重组分的方法，和一种特殊的深冷制冷方法。

目前，从石油气中分离回收轻烃(C3以上)组分的工艺已趋成熟，都是采用压缩水冷、浅冷加深冷的方法，逐步冷凝液化轻质油(C5、C6)和液化气轻烃(C3、C4)组分。从国外情况看，大都建造处理气量在20万标方/天以上的轻烃回收装置，国内已引进多套，其特点是：1.深冷低温由透平膨胀机获得；2.提纯轻烃冷凝液的脱乙烷(C2)塔塔顶丙烷(C3)冷凝器的冷源由提纯前或提纯后的部分轻烃液体在低压下蒸发提供，或者是由低温透平出口冷气提供。国内一些小型装置，也有采用将小型透平出口冷气直接入塔冷凝丙烷的方法。另外，个别小型装置其深冷低温系由热分离机获取。

上述两项特点对于能量的利用是合理的。但是，有时油气量要波动变化，特别是在我国北方地区，冬季由于采暖直接用气等原因，装置的处理量有时竟不到标准气量的三分之一；而一年四季的环境温度也变化很大。在此种情况下，一是导致透平膨胀机的流量有很大的变化，使其只能在很低的效率下运转；甚至必须引回外输气压缩循环，透平才能工作，白耗压缩功而无产品。二是导致为石油气冷凝液(其组分为C2、C3、C4等)脱除乙烷的脱乙烷塔塔顶冷凝器的冷负荷有很大的波动(为正反馈冷量循环)，如果调节不及时或不适量，就会引起塔顶温度变化大：温度高将使流入塔内轻烃液中的C3组分随塔顶气相(主要是C2)同去而减少轻烃的收率；温度低则对C2组分脱除不净，影响产品轻烃的质量和造成外输气的减少，而混在轻烃中的C2则要挥发损失掉。对于10万标方/天以下的装置，由于流量小，相对冷损失大，透平变工况低效和环境温度变化影响脱乙烷塔正常操作的问题更为严重。另外透平膨胀机的辅助设备多，操作维护复杂，易出故障，用于小型轻烃回收装置，其缺点就更加突出。而且小型透平的效率也偏低，若气体带液则运行效率更低，还会造成机械损坏。至于热分离机，其效率偏低，变工况适应性不强，也非理想。

本发明的目的就是提供一种用于轻烃回收的新的过程方法，使用一种新的深冷制冷方式和一种新的脱乙烷塔塔顶供冷方式，可以基本解决上述现有技术中的不足。

本发明方法所采取的技术解决方案为：

1.石油气的深冷降温过程不用透平膨胀机，而是通过气波制冷机(原专利号89213744.4)来实现。其过程的特点是：(一)、制冷降温是依靠欲制冷气体的压力能，在通过该机时产生的一种近乎等熵的非定常膨胀过程实现的，来气的能量对一段段潴留的气体介质做周期性非稳定功，由潴留介质将功转化成热量向外界散发，而来气由于膨胀做功其自身便会降温致冷，故其宏观和微观的制冷过程均不同于透平膨胀机的定常膨胀制冷；(二)、受气波制冷机突扩的有限空间结构的作用，制冷过程中消除了潴留气体末端边界所产生的反射激波，避免了激波返回加热已降温的来气，而是返回膨胀波使来气进一步致冷，此种过程可明显提高制冷效率。正因如此，就使得气体在气波制冷机内致冷过程的波系运动和边界条件均不同于国际国内已使用的热分离机。

2.脱乙烷塔塔顶丙烷冷凝器的冷源由氨制冷机提供，节流后的低压氨液在丙烷冷凝器中蒸发，产生-30～-35℃的低温，使出塔顶的气体被冷却到-20～-32℃，对应塔顶压力，气体中的丙烷绝大部分冷凝流回塔中，少部分乙烷冷凝回塔后将重新蒸发，最终被分离出塔外输。

3.无论是用独立的氨制冷机，还是用石油气浅冷氨制冷机分流提供脱乙烷塔塔顶丙烷冷凝器的冷源，均设置丙烷冷凝器的冷温和冷量的调节机构，以便任意调节脱乙烷塔塔顶的温度。

本发明与现有的轻烃回收过程方法相比，有以下几条优点：

1.气波制冷机的变工况范围宽，压力、流量适应性强，对应较大的处理量变化，其操作效率降低不显著，不会引起系统温位的大幅度改变。

2.气波制冷机的转速低，无油路润滑、密封等辅助装置，不易出故障，其操作简单，运转中一般无须做任何调节；允许带液运行，即使流进液体或气相在机内均转为液相也不会导致机械损坏。

3.由于氨冷温度容易控制，有最低温度下限，而其冷量又是单独外加的，不受前述处理量、产品量和组分的影响，故绝不会产生冷量和温位的正反馈循环，其调节要容易的多。这样，脱乙烷塔塔顶温度可以基本不随气量的变化而改变，从而使轻烃产品的质量稳定，收率提高，也不会造成乙烷脱不净，而在贮存中闪蒸损失乙烷。