[發明專利]一種天然氣中回收乙烷聯產粗氦的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710223206.4
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106866339B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 蒲黎明;周璇;王科;李瑩珂;李龍;龍海洋;陳運強;田靜;王毅;陸永康;湯曉勇;張雷果;王長鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油工程建設有限公司
• 主分類號: C07C7/00
• 分類號: C07C7/00;C07C9/06;C01B23/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種天然氣中回收乙烷聯產粗氦的裝置及方法，裝置包括依次相連的預冷換熱器、低溫分離器、脫甲烷塔、主換熱器、氦氣提濃塔、氦氣塔頂冷凝器和氦氣塔頂回流罐；氦氣提濃塔塔底的液相出口依次與主換熱器、預冷器換熱器、膨脹機連接；氦氣提濃塔塔底的液相出口依次與氦氣提濃塔塔頂冷凝器、主換熱器連接；脫甲烷塔的液相出口與脫乙烷塔相連，脫乙烷塔的氣相出口依次與冷劑蒸發器、脫乙烷塔頂回流罐相連；所述預冷換熱器與單一冷劑制冷系統相連；所述主換熱器與混和冷劑制冷系統相連。本發明在保證外輸產品天然氣滿足國家一類氣質標準的天然氣高熱值要求的前提下，回收乙烷，C₃+和氦氣，提升天然氣經濟價值，實現天然氣產品多元化。

技術領域

本發明涉及在天然氣中回收乙烷并聯產粗氦的裝置及方法，特別適用天然氣中含有一定量的C₂+和少量的氦氣的氣質條件，達到生產乙烷產品和粗氦的目的。

背景技術

大部分的天然氣輕烴回收廠僅回收C₃+后將剩余氣相作為產品氣外輸，而天然氣中還有大部分的乙烷和一定量的氦氣并未回收利用。以乙烷為原料的乙烯工廠建設投資和運行成本均很低，并且氦氣(He)因獨特的性質而在許多領域有著重要的用途。為更大化的利用產品天然氣，實現天然氣產品多元化，提升經濟價值，將天然氣中的乙烷和氦氣回收利用不失為一種好的選擇。

目前天然氣乙烷回收工廠主要采用液相過冷和氣相過冷工藝，氦氣回收工廠一般是聯產LNG，未回收乙烷，缺少一種生產乙烷并聯產氦氣的有效技術。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種天然氣中回收乙烷聯產粗氦的裝置及方法，具有原料氣適應范圍廣、乙烷和氦氣回收率高和能耗低的優點。

本發明所采用的技術方案是：一種天然氣中回收乙烷聯產粗氦的裝置，包括預冷換熱器、低溫分離器、脫甲烷塔、脫乙烷塔、主換熱器和氦氣提濃塔，其中：

預冷換熱器、低溫分離器、脫甲烷塔、主換熱器、氦氣提濃塔、氦氣塔頂冷凝器和氦氣塔頂回流罐依次相連；

氦氣提濃塔塔底的液相出口依次與主換熱器、預冷器換熱器、膨脹機連接；

氦氣提濃塔塔底的液相出口依次與氦氣提濃塔塔頂冷凝器、主換熱器連接；

脫甲烷塔的液相出口與脫乙烷塔相連，脫乙烷塔的氣相出口依次與冷劑蒸發器、脫乙烷塔頂回流罐相連；

所述預冷換熱器與單一冷劑制冷系統相連；所述主換熱器與混和冷劑制冷系統相連。

本發明還提供了一種天然氣中回收乙烷聯產粗氦的方法，包括如下步驟：含乙烷和氦的干燥天然氣進入預冷換熱器預冷后，進入低溫分離器，然后進入脫甲烷塔；

脫甲烷塔塔底出來的C2+進入脫乙烷塔進行分餾，脫乙烷塔塔頂出來的氣相進入冷劑蒸發器冷凝，然后進入脫乙烷塔塔頂回流罐進行分離，得到的氣相為乙烷產品；脫乙烷塔底出來的液相為C3+；

脫甲烷塔塔頂出來的氣相進入氦氣提濃塔，氦氣提濃塔塔頂出來的氣相進入氦氣提濃塔塔頂冷凝器冷凝后，進入氦氣提濃塔塔頂回流罐進行分離，分離后得到的氣相為粗氦產品；

氦氣提濃塔塔底出來的大部分液相依次通過主換熱器和預冷器換熱器換熱后，再通過膨脹機同軸增壓端增壓后作為產品天然氣外輸；

氦氣提濃塔塔底出來的少部分液相進入氦氣提濃塔塔頂冷凝器提供冷量換熱后再返輸至主換熱器中換熱回收冷量，提供冷量后的天然氣作為燃料氣外輸。