本发明专利技术公开了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置及方法，装置包括冷箱和分别与冷箱连接的低温分离器、混合冷剂压缩机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，其中：所述低温分离器出口的液相与脱甲烷塔直接相连；脱甲烷塔出口的液相与脱乙烷塔直接相连；低温分离器出口的气相分成两股，一股通过J‑T阀或膨胀机进入脱甲烷塔，另一股经冷箱进入脱甲烷塔上部；冷箱的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器连接，混合冷剂冷凝器的出口依次与冷箱、混合冷剂J‑T阀、冷箱、混合冷剂压缩机连接。本发明专利技术针对乙烷回收工厂处理规模不大，原料气压力小于5MPa，外输压力不高的情况，既具有较高的乙烷回收率，又有节省投资和降低能耗的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置及方法
本专利技术涉及轻烃回收领域，尤其是乙烷回收领域，具体为一种采用混合冷剂制冷在天然气回收乙烷的工艺装置及方法，针对乙烷回收工厂处理规模不大，原料气压力小于5MPa，外输压力不高的情况，既具有较高的乙烷回收率，又有节省投资和降低能耗的优点。
技术介绍
2016年，中国乙烯产能达到了2269万吨，仅次于美国位于第二位。2016年，我国乙烯平均装置开工率达到了96％，产量已经达到了2170万吨。同期，我国乙烯表观消费量达到了2336万吨，当量消费量达到了3940万吨。按照当量消费量来看，2016年我国乙烯自给率提高到了55％，但是缺口仍然巨大。乙烷制乙烯具备“一高三低”的优势，即烯烃收率高、工厂相对投资低、生产成本低、能耗低，生产乙烷产品需求愈发强烈。乙烷目前大量存在于产品天然气中，利用率较低，为更高效地利用天然气，实现天然气产品多元化，大力发展乙烷回收技术具有重要意义。目前天然气乙烷回收工厂主要多数采用“丙烷/丙烯预冷+膨胀机制冷”工艺。因为采用单组分制冷剂预冷，原料气预冷温度较低，主要依靠膨胀制冷提供冷量，当原料气压力不太高，不能提供足够的冷量时，乙烷收率则相对较低，不够经济。虽然“阶式制冷+膨胀机制冷工艺”可以解决能耗大，操作复杂的问题。但是针对小规模的乙烷回收工厂，“混合冷剂制冷工艺”具有投资省，能耗低，操作简单，乙烷收率高的特点。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置及方法，对于生产规模不大的工厂，针对原料气压力不高，产品气外输压力要求不高，原料气和产品天然气的压力能很小的情况，具有投资省、能耗低和操作简单灵活的优点。本专利技术所采用的技术方案是：一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，包括冷箱和分别与冷箱连接的低温分离器、混合冷剂压缩机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，其中：所述低温分离器出口的液相与脱甲烷塔直接相连；脱甲烷塔出口的液相与脱乙烷塔直接相连；低温分离器出口的气相分成两股，一股通过J-T阀或膨胀机进入脱甲烷塔，另一股经冷箱进入脱甲烷塔上部；冷箱的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器连接，混合冷剂冷凝器的出口依次与冷箱、混合冷剂J-T阀、冷箱、混合冷剂压缩机连接。本专利技术还提供了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收方法，包括如下内容：一、精馏：1.7～～5.0MPa.g的干燥含乙烷天然气经过冷箱预冷至-75～～-90℃后进入低温分离器进行气液分离：分离出的气相大部分通过J-T阀节流至1.0～～3.5MPa.g后进入脱甲烷塔，少部分气相进入冷箱冷凝至-80～～-110℃成液体后进入脱甲烷塔上部；分离出的液相节流至1.0～～3.5MPa.g后进入脱甲烷塔，脱甲烷塔的压力控制在1.0～～3.4MPa.g；脱甲烷塔塔底出来的C2+进入脱乙烷塔，脱乙烷塔的压力控制在0.8～～3.2MPa.g，经过脱乙烷塔分馏后，塔顶出来的气相经冷箱冷凝至-20～5℃后进入脱乙烷塔塔顶回流罐进行气液分离：分离出的液体送至脱乙烷塔塔顶作为回流液，分离得到的气相则为乙烷产品。二、混合冷剂制冷：从冷箱出来的0～40℃、0.1～0.6MPa.g的气相冷剂进入混合冷剂压缩机增压为80～130℃、1.5～3.5MPa.g后进入混合冷剂冷凝器冷凝为20～50℃，再进入冷箱冷凝为-70～-100℃，然后进入混合冷剂节流阀节流为-90～-120℃，最后经冷箱复热后进入混合冷剂压缩机完成制冷循环。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：当原料气压力不高，产品气外输压力要求不高，原料气和产品天然气的压力能很小时，采用混合冷剂制冷，可以在保证有较高的乙烷收率前提下，避免产品气进一步增压，同时可以取消干气回流压缩机。针对这种乙烷回收工厂处理规模不大，尤其是针对原料气压力小于5MPa的乙烷回收工厂，乙烷回收装置可利用压力能很小，具有装置简单，采购容易，混合冷剂压缩机功率较低，降低投资、能耗低和操作简单灵活的优点。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本装置实施例1的工艺原理流程图；图2是本装置实施例2的工艺原理流程图；图3是本装置实施例3的工艺原理流程图。具体实施方式实例1：一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，如图1所示，包括：冷箱1、低温分离器2、混合冷剂压缩机3、J-T阀4、脱甲烷塔5、脱甲烷塔塔底重沸器6、脱乙烷塔7、脱乙烷塔塔顶回流罐8、脱乙烷塔塔顶回流泵9、脱乙烷塔塔底重沸器10、混合冷剂冷凝器11、混合冷剂J-T阀12。冷箱1是乙烷回收装置原料气预冷和低温气过冷的场所，冷箱1分别与低温分离器2、混合冷剂制冷系统3和脱甲烷塔5和脱乙烷塔7连接。低温分离器2出口的液相与脱甲烷塔5直接相连；脱甲烷塔5出口的液相与脱乙烷塔7直接相连；脱乙烷塔7与冷箱1、脱乙烷塔顶回流罐8、脱乙烷塔顶回流泵9依次相连；脱乙烷塔顶回流泵9的出口与脱乙烷塔7塔顶入口相连；脱甲烷塔5底部设有脱甲烷塔底重沸器6，用于为脱甲烷塔5底部提供热量；脱乙烷塔7底部设有脱乙烷塔底重沸器10，用于为脱乙烷塔7底部提供热量。低温分离器2出口的气相分成两股，一股通过J-T阀4进入脱甲烷塔5，另一股经冷箱1进入脱甲烷塔5上部。脱甲烷塔5塔顶出来的气相通过冷箱1后外输。冷箱1的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器11连接，混合冷剂冷凝器11的出口依次与冷箱1、混合冷剂J-T阀12、冷箱1、混合冷剂压缩机3连接，形成制冷循环。本专利技术还提供了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收方法，包括如下步骤：一、精馏系统：1.7～～5.0MPa.g的干燥含乙烷天然气与冷箱1相连，经过冷箱1预冷至-75～～-90℃左右后，经过低温分离器2分离出的气相大部分(约60～～90mol％左右)通过J-T阀4，节流至1.0～～3.5MPa.g后直接进入脱甲烷塔5，剩余少部分(约10～～40mol％左右)气相继续进入冷箱1进一步冷凝至-80～～-110℃成液体后再进入脱甲烷塔5上部。低温分离器2分离出的液相则节流至1.0～～3.5MPa.g后直接进入脱甲烷塔5。脱甲烷塔的压力控制在1.0～～3.4MPa.g。脱甲烷塔5塔底出来的C2+直接进入脱乙烷塔7，脱乙烷塔7的压力控制在0.8～～3.2MPa.g，经过脱乙烷塔7分馏后，塔顶出来的气相与冷箱1相连，部分冷凝至-20～5℃左右后通过脱乙烷塔塔顶回流罐8分离得到的液体则通过脱乙烷塔塔顶回流泵9输送至脱乙烷塔7塔顶作为其回流液，脱乙烷塔塔顶回流罐8分离得到的气相则为乙烷产品。脱甲烷塔5塔顶出来的气相通过冷箱1复热后直接外输。二、制冷系统：由混合冷剂压缩机3和混合冷剂冷凝器11组成，主要是为冷箱1换热提供不足的冷量。从冷箱1出来的气相冷剂(0～40℃，0.1～0.6MPa.g)进入混合冷剂压缩机3，增压后(80～130℃，1.5～3.5MPa.g)进入混合冷剂冷凝器11部分冷凝后(20～50℃)进入冷箱1全部冷凝后(-70～-100℃)，进入混合冷剂节流阀12节流后(-90～-120℃)提供高品位的冷量，进入冷箱1复热后进入混合冷剂压缩机3完成制冷循环。混合冷剂制冷可以由甲烷(20～40mol％)、乙烷(10～35mol％)、乙烯(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：包括冷箱和分别与冷箱连接的低温分离器、混合冷剂压缩机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，其中：所述低温分离器出口的液相与脱甲烷塔直接相连；脱甲烷塔出口的液相与脱乙烷塔直接相连；低温分离器出口的气相分成两股，一股通过J‑T阀或膨胀机进入脱甲烷塔，另一股经冷箱进入脱甲烷塔上部；冷箱的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器连接，混合冷剂冷凝器的出口依次与冷箱、混合冷剂J‑T阀、冷箱、混合冷剂压缩机连接。
【技术特征摘要】
1.一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：包括冷箱和分别与冷箱连接的低温分离器、混合冷剂压缩机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，其中：所述低温分离器出口的液相与脱甲烷塔直接相连；脱甲烷塔出口的液相与脱乙烷塔直接相连；低温分离器出口的气相分成两股，一股通过J-T阀或膨胀机进入脱甲烷塔，另一股经冷箱进入脱甲烷塔上部；冷箱的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器连接，混合冷剂冷凝器的出口依次与冷箱、混合冷剂J-T阀、冷箱、混合冷剂压缩机连接。2.根据权利要求1所述的一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：脱甲烷塔的气相出口经过冷箱后接入产品天然气外输管道。3.根据权利要求1所述的一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：脱甲烷塔的气相出口依次与冷箱、产品气压缩机、产品气冷却器和产品天然气外输管道连接。4.根据权利要求1所述的一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：脱乙烷塔与冷箱、脱乙烷塔顶回流罐、脱乙烷塔顶回流泵依次相连；脱乙烷塔顶回流泵的出口与脱乙烷塔塔顶入口相连。5.根据权利要求1所述的一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：脱甲烷塔底部设有脱甲烷塔底重沸器。6.根据权利要求1所述的一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，其特征在于：脱乙烷塔底部设有脱乙烷塔底重沸器。7.一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收方法，其特征在于：包括如下内容：一、精馏：1.7～～5.0MPa.g的干燥含乙烷天然气经过冷箱预冷至-75～～-90℃后进入低...
【专利技术属性】
技术研发人员：周璇，王科，蒲黎明，涂洁，陈运强，郭建，张庆林，刘玉洁，田静，杜娟，胡益武，李莹珂，汤晓勇，李娜，郭成华，汪贵，龙海洋，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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