一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，冷箱依次与低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱甲烷塔重沸器连接；脱甲烷塔重沸器分别与主丙烷制冷系统和辅助丙烷制冷系统连接。本实用新型专利技术针对乙烷回收装置由于环境温度随季节变化较大导致制冷压缩机出口压力随之变化较大、原料气组分波动和装置操作弹性变化导致制冷压缩机运行负荷变化较大，并且系统有稳定较低品位的冷量供应的情况，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统，将脱甲烷塔重沸器和脱乙烷塔顶冷凝器集成为一个独立的换热系统，提升脱甲烷塔重沸器冷量品位，与脱乙烷塔顶冷凝器所需冷量品位相匹配，装置具有能耗低和操作灵活等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置
本技术涉及乙烷回收
，具体为一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统，与脱甲烷塔重沸器和脱乙烷塔顶冷凝器集成为一个独立的换热系统，提升甲烷塔重沸器冷量的品位，可以降低外制冷系统电功率，达到提升装置操作稳定性、降低能耗的目的。
技术介绍
天然气作为一种宝贵的资源，广泛的应用在人民生活和工业中。十三五期间，国家提出加大节能减排力度，发展清洁能源，保护环境，加快天然气产业发展，提升天然气在我国一次能源中的比例。同时，有机合成产品的基础原料是乙烯，乙烯可以生产多种合成材料，是生产产量最多、最重要的化工中间体产品。乙烷总生产量绝大部分来自于天然气中回收的乙烷。商品天然气中含有大量的乙烷，而该部分天然气目前作为商品天然气直接输送至用户，而未加以利用，因此为避免上游资源的浪费，实现天然气的价值最大化，提升上下游整体经济效益，从天然气中乙烷回收成为一种趋势。目前，天然气中乙烷回收技术都采用低温分离的方法，其中脱甲烷塔重沸器可提供约8℃的冷源。现有的乙烷回收装置，对于原料气压力较高的情况，通常采用膨胀机制冷为冷箱提供冷量，并使用一套外制冷系统来补充膨胀机制冷不足的冷量和脱乙烷塔顶气相冷凝所需的冷量，但未将因环境温度随季节变化较大导致制冷压缩机出口压力随之变化较大、原料气组分波动和装置操作弹性变化导致制冷压缩机运行负荷变化较大，以及系统可向外稳定提供较低品位冷量但缺失高品位冷量的实际情况相结合，导致装置整体能耗偏高。现有技术也考虑利用脱甲烷塔底重沸器对原料气进行预冷，但对于冬季环境温度低，原料气温度与脱甲烷塔重沸器物料温度相当或更低的情况不适用。本技术充分利用脱甲烷塔重沸器提供的冷量，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统的方法来提升该部分冷量的品位，将其与脱乙烷塔顶需求的冷量相匹配，与脱乙烷塔顶冷凝器集成为独立的换热系统，可以从根本上提高主丙烷制冷系统的操作稳定性，降低装置能耗。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本技术提供了一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，具有能耗低和操作灵活的优点。本技术所采用的技术方案是：一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，冷箱依次与低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱甲烷塔重沸器连接；脱甲烷塔顶部出口的气相依次与冷箱、膨胀机增压端和产品气压缩机相连，脱甲烷塔底部出口的液相与脱乙烷塔直接相连；脱乙烷塔依次与脱乙烷塔顶冷凝器、脱乙烷塔顶回流罐相连，脱乙烷塔顶回流罐的液相出口、脱乙烷塔顶回流泵和脱乙烷塔塔顶入口依次相连；所述脱甲烷塔重沸器分别与主丙烷制冷系统和辅助丙烷制冷系统连接，所述主丙烷制冷系统与冷箱连接，所述辅助丙烷制冷系统与脱乙烷塔顶冷凝器连接。与现有技术相比，本技术的积极效果是：针对乙烷回收装置由于环境温度随季节变化较大导致制冷压缩机出口压力随之变化较大、原料气组分波动和装置操作弹性变化导致制冷压缩机运行负荷变化较大，并且系统有稳定较低品位的冷量供应但缺失高品位冷量的实际情况，通过设置一套小的辅助丙烷制冷系统，将脱甲烷塔重沸器和脱乙烷塔顶冷凝器集成为一个独立的换热系统，提升脱甲烷塔重沸器冷量品位，与脱乙烷塔顶冷凝器匹配，装置具有能耗低和操作灵活等优点。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是实例1的工艺原理流程图；图2是实例2的工艺原理流程图。具体实施方式实例1一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，如图1所示，包括：主换热器1、低温分离器2、膨胀机3、1#J-T阀4、2#J-T阀5、3#J-T阀6、脱甲烷塔7、脱甲烷塔重沸器8、脱乙烷塔9、脱乙烷塔顶冷凝器10、脱乙烷塔顶回流罐11、脱乙烷塔顶回流泵12、脱乙烷塔重沸器13、产品气压缩机14、主丙烷制冷系统15、4#J-T阀16、辅助丙烷制冷系统17。其中：冷箱1是乙烷回收装置原料气预冷和低温气过冷的主要换热场所，冷箱1依次与低温分离器2、膨胀机3、脱甲烷塔7和脱甲烷塔重沸器8连接。冷热物流热交换所需的冷量主要由膨胀机3提供，不足的冷量由主丙烷制冷系统15进行补充。低温分离器2出口的气相分别与冷箱1和膨胀机3直接相连。低温分离器2出口的液相通过3#J-T阀6节流后与脱甲烷塔7直接相连。脱甲烷塔7出口的气相依次与冷箱1、膨胀机3和产品气压缩机14相连。脱甲烷塔7出口的液相与脱乙烷塔9直接相连。脱乙烷塔9与脱乙烷塔顶冷凝器10、脱乙烷塔顶回流罐11相连，脱乙烷塔顶回流罐11的液相出口、脱乙烷塔顶回流泵12、脱乙烷塔9塔顶入口相连。脱乙烷塔顶回流罐11的气相出口与冷箱1相连。脱甲烷塔7底部设有脱甲烷塔重沸器8，用于为脱甲烷塔7底部提供热量；脱乙烷塔9底部设有脱乙烷塔重沸器13，用于为脱乙烷塔9底部提供热量，保证产品的质量。本技术的能量集成利用系统包括脱甲烷塔重沸器8、脱乙烷塔顶冷凝器10、4#J-T阀16、辅助丙烷制冷系统17，其中辅助丙烷制冷系统17的结构包括螺杆式丙烷压缩机21、螺杆机吸入罐22和丙烷缓冲罐23。螺杆式丙烷压缩机21出口与脱甲烷塔重沸器8连接，脱甲烷塔重沸器8的丙烷出口与丙烷缓冲罐23的入口连接，丙烷缓冲罐23的出口与脱乙烷塔顶冷凝器10相连，脱乙烷塔顶冷凝器10顶部出口的丙烷再回到辅助丙烷制冷系统17的螺杆机吸入罐22。当辅助丙烷制冷系统17提供的热量不足时，通过主丙烷制冷系统15抽出一股丙烷补充脱甲烷塔重沸器8所需的热量。主丙烷制冷系统15包括：丙烷收集罐24，离心式丙烷压缩机25，丙烷冷凝器26，丙烷接收罐27，丙烷经济器28，丙烷吸入罐29，5#J-T阀30，6#J-T阀31，7#J-T阀32。主丙烷制冷系统15主要为冷箱1提供冷量，离心式丙烷压缩机25出口依次与丙烷冷凝器26、丙烷接收罐27相连，6#J-T阀31和丙烷经济器28相连，丙烷经济器28气相出口与离心式丙烷压缩机25的中压吸入口相连，丙烷经济器28液相出口依次与7#J-T阀、冷箱1、丙烷吸入罐29和离心式丙烷压缩机25的低压吸入口相连。当辅助丙烷制冷系统17为脱甲烷塔重沸器8提供的热量不足时，从主丙烷制冷系统15离心式丙烷压缩机25出口抽出一股未冷凝的丙烷为重沸器8提供热量，然后该股丙烷依次与丙烷收集罐24，5#J-T阀30和丙烷经济器28相连。上述主制冷系统和辅助系统使用丙烷作为制冷剂，也可以采用乙烯做制冷剂。利用上述回收装置进行乙烷回收的方法包括如下步骤：从脱水脱汞装置来的干燥天然气(10～40℃，5～7MPa.g)与冷箱1相连，经过冷箱1预冷至-45～-70℃，部分冷凝后进入低温分离器2，分离出的气相一部分(约60～85％)通过膨胀机3，膨胀至2～4MPa.g后直接进入脱甲烷塔7，剩余部分气相(约15～40％)继续进入冷箱1冷凝并过冷至-85～-110℃后，通过2#J-T阀5节流至2～4MPa.g后进入脱甲烷塔7上部。低温分离器2分离出的液相通过3#J-T阀6节流至2～4MPa.g后直接进入脱甲烷塔7。从产品气压缩机14来的部分(占产品气5～15％)高压干气与冷箱1相连，冷凝并过冷至-85～-110℃后，通过1#J-T阀4节流2～4MPa.g后进入脱甲烷塔7顶部。脱甲烷塔7顶部出口气相进入冷箱1，通过冷箱1回收冷量，复热后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，其特征在于：冷箱依次与低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱甲烷塔重沸器连接；脱甲烷塔顶部出口的气相依次与冷箱、膨胀机增压端和产品气压缩机相连，脱甲烷塔底部出口的液相与脱乙烷塔直接相连；脱乙烷塔依次与脱乙烷塔顶冷凝器、脱乙烷塔顶回流罐相连，脱乙烷塔顶回流罐的液相出口、脱乙烷塔顶回流泵和脱乙烷塔塔顶入口依次相连；所述脱甲烷塔重沸器分别与主丙烷制冷系统和辅助丙烷制冷系统连接，所述主丙烷制冷系统与冷箱连接，所述辅助丙烷制冷系统与脱乙烷塔顶冷凝器连接。

【技术特征摘要】
1.一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，其特征在于：冷箱依次与低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱甲烷塔重沸器连接；脱甲烷塔顶部出口的气相依次与冷箱、膨胀机增压端和产品气压缩机相连，脱甲烷塔底部出口的液相与脱乙烷塔直接相连；脱乙烷塔依次与脱乙烷塔顶冷凝器、脱乙烷塔顶回流罐相连，脱乙烷塔顶回流罐的液相出口、脱乙烷塔顶回流泵和脱乙烷塔塔顶入口依次相连；所述脱甲烷塔重沸器分别与主丙烷制冷系统和辅助丙烷制冷系统连接，所述主丙烷制冷系统与冷箱连接，所述辅助丙烷制冷系统与脱乙烷塔顶冷凝器连接。2.根据权利要求1所述的一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置，其特征在于：所述辅助丙烷制冷系统包括螺杆式丙烷压缩机、螺杆机吸入罐和丙烷缓冲罐，其中：所述螺杆式丙烷压缩机的出口与脱甲烷塔重沸器连接，脱甲烷塔重沸器的丙烷出口与丙烷缓冲罐的入口连接，丙烷缓冲罐的出口与脱乙烷塔顶冷凝器相连，脱乙烷塔顶冷凝器顶部的丙烷出口与螺杆机吸入罐的入口连接，螺杆机吸入罐的出口与螺杆式丙烷压缩机的入口连接。3.根据权利要求2所述的一种能量集成利用的天然气乙烷回收装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志明，周璇，蒲黎明，田静，尹奎，王科，陈运强，张庆林，李莹珂，秦兴述，龙海洋，杜娟，涂洁，胡益武，刘玉洁，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51