一种新型液化天然气的轻烃分离系统及方法技术方案

一种新型液化天然气的轻烃分离系统及方法，系统包括LNG泵，LNG泵出口与LNG换热器加热进口连接，LNG换热器加热出口与加热器进口连接，加热器出口与脱甲烷塔进口连接，脱甲烷塔塔顶出口与LNG换热器冷凝进口连接，LNG换热器冷凝出口与闪蒸塔进口连接，闪蒸塔1塔顶出口与压缩机进口连接，闪蒸塔塔底出口与脱甲烷塔进口连接，脱甲烷塔塔底出口与节流阀进口连接，节流阀出口与脱乙烷塔进口连接；方法包括原料预热、脱甲烷、脱乙烷、循环分离四个部分，该方法通过将脱甲烷塔塔顶分离出来的气态甲烷部分液化后再次利用闪蒸罐，提高了产品浓度、降低了整个分离装置的能耗，利用LNG冷能将乙烷及C3+轻烃回收并使其处于低温低压状态，符合轻烃产品储存和运输条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轻烃回收
，特别涉及一种新型液化天然气的轻烃分离系统及方法。
技术介绍
随着能源行业的高速发展，人们对使用清洁能源也越来越重视，节能、环保、高效成了当今能源界的一大主题。我国从2005年开始陆续从国外进口一种高热值、环保的新型能源LNG。近年来LNG接收站在国内陆续竣工，标志着我国LNG行业高速发展的时代正式来临。从2005年LNG进口量483吨到2013年突破1700万吨。LNG产业高速发展的背后也存在很多问题。通过对LNG接受站调研发现，我国LNG企业亏损严重。经过系统的分析找出了以下主要因素：第一，我国进口的LNG主要有两种，贫气和富气。富气占的比例较大。通过实验发现富气中C2+的含量高达10％左右。这部分燃料直接被企业以天然气出售，这在一定程度上直接造成了资金的亏损。C2+作为乙烯的主要成分，而乙烯工业是石化工业的龙头，在国民经济中占有重要地位。已有数据表明，我国在2010年乙烯产能为1500万吨，仅能达到57％的自给率，并且国内乙烯工业的原料近90％是石脑油、煤油、柴油甚至加氢尾油。这使得中国乙烯工业的成本高、投资大、能耗高，并且严重依赖炼油工业，致使中国石油对外依存度过高，给国家的战略安全带来一定的隐患。第二，我国进口的LNG主要来源于澳大利亚，其出售价格是根据LNG热值来计算，而我国出售天然气是按立方米。通过换算发现我国出售价格和进口价格两者之间的差距很小。如2013年3月，我国LNG进口均价为552美元/吨，约合2.44元/立方米。其中来自卡塔尔的LNG均价为932美元/吨，约合4.11元/立方，远高于全国平均水平；同期来自也门的LNG现货价格更是高达1026美元/吨，约合4.53美元/立方米成为中国进口LNG价格最高的现货资源，而国家规定LNG气化后需按照天然气价格销售，扣除每年的成本费和运营费致使我国大量LNG企业严重亏损。第三、LNG气化过程中，将产生约830kJ/kg的低温能量。这部分冷能在我国的各大LNG接收站通常通过天然气汽化器被空气或者海水吸收，未能得到有效的利用，造成了能量的巨大浪费。国外发展LNG相对国内较早，1960年美国开始从事该项目的研究并陆续提出了LNG轻烃分离专利流程且投入使用，如US3837172、US5114451、US5588308、US6604380B1US6907752B2、US6941771B2、US6986266B2、US7069743B2等。不仅仅美国在此课题中取得了骄人的成绩。日本，澳大利亚籍欧盟在此课题也陆续加入了该项课题的研究中来并取得了相应的成果。其中最典型的为美国专利US3837172，通过系统分析此流程及其它典型国外专利后发现有以下不足之处：1)分离出来的甲烷气体全部需要压缩机才能液化。而压缩机消耗功率相对其它设备相对较大，造成系统消耗功过高不利于该装置的经济效益；2)某些流程通过复杂的换热管网来降低能耗，但结构复杂，设计针对性强但适应性差，投资成本过高，增大企业投资风险系数；3)分离出来的甲烷全为液体，需要气化后才能输入天然气管网系统，而气化过程中需要大量的燃料，变向增加了装置运行成本；4)某些流程只能提取出甲烷，对LNG中C2+组分未进行处理，未能最大化利用LNG中所潜藏的资源；5)某些流程所获得的C2+压力过高不利于存储和运输，增大了对产品的处理难度，不利于石化企业的管理。国内目前理论研究处于起步阶段尚无LNG轻烃分离工艺的工业应用。如清华大学联合中海油进行了冷能利用项目的研究，同济大学进行了冷能利用原理及方法的探索，华南理工大学进行了冷能优化集成利用方面的研究，上海海事大学进行了LNG冷能的蓄冷及梯级利用方面的研究。在这些研究的基础上也做出了相应的改进流程，其优点在于减少了对压缩机的利用，降低了能耗的浪费，增加了对冷能的梯级利用，降低了冷能的流失。但此类流程大多数存在以下诟病如结构复杂、设备成本过高以及产品浓度不达标等。因此，设计出一套有效利用LNG冷能以较低成本将LNG中C2+轻烃资源分离出来具有自主产权的专利，不仅有利于我国天然气资源综合利用，优化我国能源结构，完善我国LNG行业利用技术，而且还能为石化企业带来巨大的经济价值。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种新型液化天然气的轻烃分离系统及方法，该方法具有投资低、操作工艺简便、不产生二次污染、流程连续性，同时使得产品浓度高，系统能耗低，产品便于储存和运输不使用有机溶剂等优点，弥补了国内LNG轻烃回收工艺装置的空白，提高LNG经济效益，节约资源。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案通过下述方案实现：一种新型液化天然气的轻烃分离系统，包括LNG泵P1，LNG泵P1出口与LNG换热器E1加热进口连接，LNG换热器E1加热出口与加热器E2进口连接，加热器E2出口与脱甲烷塔T1进口连接，脱甲烷塔T1塔顶出口与LNG换热器E1冷凝进口连接，LNG换热器E1冷凝出口与闪蒸塔V1进口连接，闪蒸塔V1塔顶出口与压缩机K1进口连接，闪蒸塔V1塔底出口与脱甲烷塔T1进口连接，脱甲烷塔T1塔底出口与节流阀VL1进口连接，节流阀VL1出口与脱乙烷塔T2进口连接。一种新型液化天然气的轻烃分离方法，包括以下步骤：此流程包括4个部分：原料预热、脱甲烷、脱乙烷、循环分离：步骤一、原料预热：常压LNG原料通过LNG泵P1增压到1.00-3.8MPa，增压后的LNG先与从脱甲烷塔T1顶部分离出来的甲烷气体换热，再与脱乙烷塔T2冷凝器热集成，而致使部分预热气化，气相分数在0.5±0.05；随后进入脱甲烷塔T1进一步分离；步骤二、脱甲烷：LNG部分气化后进入脱甲烷塔T1初步分离，塔板理论值为10，操作压力为1-3.8MPa，从塔顶分离出气态甲烷摩尔含量达98％，C2+摩尔含量在3％-5％；该部分轻烃经过LNG换热器E1使得气态LNG部分液化气相分数在70％-80％，部分液化后的轻烃进入闪蒸塔V1进一步分离，脱甲烷塔T1的釜液主要为C2+轻烃，其中乙烷含量在50％-70％左右；步骤三、脱乙烷：脱甲烷塔T1的塔釜液为C2+轻烃，其中含有大量乙烷、丙烷及少量C4+轻烃，将其节流降压至0.2MPa后送入脱乙烷塔T2进一步精馏分离，脱乙烷塔T2塔板数为16，操作压力为0.15MPa，已烷及丙烷的回流比为0.74，在塔顶得到高纯度的常压液态乙烷产品，其中已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型液化天然气的轻烃分离系统，其特征在于，包括LNG泵(P1)，LNG泵(P1)出口与LNG换热器(E1)加热进口连接，LNG换热器(E1)加热出口与加热器(E2)进口连接，加热器(E2)出口与脱甲烷塔(T1)进口连接，脱甲烷塔(T1)塔顶出口与LNG换热器(E1)冷凝进口连接，LNG换热器(E1)冷凝出口与闪蒸塔(V1)进口连接，闪蒸塔(V1)塔顶出口与压缩机(K1)进口连接，闪蒸塔(V1)塔底出口与脱甲烷塔(T1)进口连接，脱甲烷塔(T1)塔底出口与节流阀(VL1)进口连接，节流阀(VL1)出口与脱乙烷塔(T2)进口连接。

【技术特征摘要】
1.一种新型液化天然气的轻烃分离系统，其特征在于，包括LNG泵(P1)，
LNG泵(P1)出口与LNG换热器(E1)加热进口连接，LNG换热器(E1)加热出
口与加热器(E2)进口连接，加热器(E2)出口与脱甲烷塔(T1)进口连接，
脱甲烷塔(T1)塔顶出口与LNG换热器(E1)冷凝进口连接，LNG换热器(E1)
冷凝出口与闪蒸塔(V1)进口连接，闪蒸塔(V1)塔顶出口与压缩机(K1)进
口连接，闪蒸塔(V1)塔底出口与脱甲烷塔(T1)进口连接，脱甲烷塔(T1)
塔底出口与节流阀(VL1)进口连接，节流阀(VL1)出口与脱乙烷塔(T2)进口
连接。
2.基于权利要求1所述的一种新型液化天然气的轻烃分离系统及方法，包
括以下步骤：
步骤一、原料预热：
常压LNG原料通过LNG泵(P1)增压到1.00-3.8MPa，增压后的LNG先后与
从脱甲烷塔(T1)顶部分离出来的甲烷气体换热，再与脱乙烷塔(T2)冷凝器
热集成，而致使部分预热气化，气相分数在0.5±0.05；随后进入脱甲烷塔(T1)
进行分离；
步骤二、脱甲烷：
LNG部分气化后进入脱甲烷塔(T1)初步分离，其中塔板数理论值为10，
操作压力为1-3.8MPa，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：王寿喜，何友祥，王小尚，刘景俊，杨敬杰，茹卓民，郑元杰，吴刚，王晓丹，聂子豪，
申请(专利权)人：西安石油大学，中国石化青岛液化天然气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61