[發明專利]一種利用能量集成高效回收管輸天然氣中輕烴的方法

無效

• 申請號: 201410483945.3
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104263402A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李亞軍;吳錦昌;李越
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10G5/06
• 分類號: C10G5/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明屬于天然氣輕烴分離回收領域，具體涉及一種針對高壓管輸天然氣，充分利用其壓力能膨脹所得冷能，通過系統內能量集成高效回收管輸天然氣中輕烴的方法。

背景技術

天然氣中除含有甲烷外，還含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及更重的烴類。為了滿足商品氣或管輸氣對烴露點的質量要求，或為了獲得寶貴的化工原料，需將天然氣中除甲烷外的一些烴類予以分離與回收?；厥盏玫降囊簾N混合物稱為天然氣凝液，我國習慣上稱其為輕烴。從天然氣中回收凝液的過程稱之為天然氣凝液回收或天然氣液回收(NGL回收)，我國習慣上稱為輕烴回收。

隨著我國石化市場持續快速發展，我們對石化基礎原料的要求也逐漸提高。我國原油偏重、輕烴收率低、天然氣的開發利用起步晚、乙烯原料過分依賴國內煉油廠，已成為制約乙烯產業發展的關鍵因素。石腦油目前是中國乙烯原料的主要來源，而它卻幾乎全部來自于石油。過高的油價大大提高了乙烯的生產成本，原材料的成本幾乎占到了乙烯生產成本的60％～80％，這就大大地壓縮了乙烯的利潤空間。另一方面，乙烯原料的優劣極大地影響著乙烯裝置的能耗、物耗、成本等。針對這類問題，世界各地區通過輕烴回收，將廉價的天然氣中的乙烷、丙烷作為乙烯的裂解原料，均帶來了相當可觀的經濟效益。

高壓管輸天然氣進入城市門站分輸需調壓，調壓過程中有大量壓力能可利用。因此對天然氣充足或具備一定條件的地區，應考慮對天然氣中的遠比甲烷更有價值的乙烷等輕烴組分進行回收，以供進一步的利用。例如我國西氣東輸二線，其天然氣主要來自中亞地區，天然氣含有一定量的乙烷及輕烴資源。僅僅就西氣東輸二線甘肅段而言，2012年實際輸氣量為194億方，預計可分離的乙烷及輕烴達140萬噸，如果如此大量的乙烷及輕烴作為生產乙烯的原料，將為我國乙烯產業帶來巨大的貢獻。

輕烴分離主要分為吸附法、吸收法及冷凝分離法。

吸附法是利用固體吸附劑(例如活性炭)對各種烴類的吸附容量不同，從而使天然氣中一些組分得以分離。由于需要幾個吸附塔切換操作，能耗及成本高，燃料氣量約為所處理天然氣量的5％，因而目前較少應用。

油吸收法是利用不同烴類在吸收油中的溶解度不同，從而使天然氣中各組分得以分離。當要求乙烷回收率較高時，一般采用相對分子質量較小的吸收油。相對分子質量較小的吸收油，單位質量的吸收率較高，輕烴回收率高。雖然其吸收油的循環量較小，但是蒸發損失卻較大，被氣體帶出吸收塔的攜帶損失較多。油吸收法系統壓降小，允許采用碳鋼，對原料氣預處理沒有嚴格要求，單套裝置處理量較大(最大可達2800×10⁴m³/d)。但是，由于油吸收法投資和操作費用都比較高，因而已逐漸被更加經濟與先進的冷凝分離法所取代。

冷凝分離法是利用在一定壓力下天然氣各組分的沸點不同，將天然氣冷卻至露點溫度以下某一值，使其部分冷凝與氣液分離，從而得到富含較重烴類的天然氣凝液。這部分天然氣凝液一般又采用精餾的方法進一步分離成所需要的液烴產品。冷凝分離法的特點是需要向氣體提供等級合適的冷量使其降溫分離。目前的冷凝分離法工藝普遍需要外部冷能，造成投資和運行費用較高。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種利用能量集成高效回收管輸天然氣中輕烴的方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種利用能量集成高效回收管輸天然氣中輕烴的方法，包括如下步驟：

(1)將經脫硫處理和深度脫水處理后的管輸天然氣進入冷箱進行初步預冷，再送至脫甲烷塔的塔底再沸器向脫甲烷塔供能，管輸天然氣溫度下降；然后將管輸天然氣送回冷箱進一步降溫；

(2)經過步驟(1)降溫后的管輸天然氣進入冷分離罐，在冷分離罐中降低壓力并繼續降溫；

(3)管輸天然氣經冷分離罐處理，得到凝液和分離氣；所述凝液由罐底排出經節流閥后送至脫甲烷塔，作為脫甲烷塔的中段進料；

(4)冷分離罐得到的分離氣體分成兩股，其中一股經過冷箱降至深冷，再送至脫甲烷塔的塔頂作為塔頂冷進料；另外一股通入冷箱進行換熱升溫，從而控制透平膨脹機出口的液化量，然后進入透平膨脹機做功，降壓后攜帶冷量作為脫甲烷塔主要進料；

(5)步驟(3)和步驟(4)的三股原料進入脫甲烷塔后，進行分離甲烷操作，分離得到甲烷氣體和天然氣凝析液；所述甲烷氣體從脫甲烷塔的塔頂排出，所述天然氣凝析液沉降從脫甲烷塔的塔底排出回收；