一种高含CO2的天然气的脱碳系统及脱碳方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高含CO2的天然气的脱碳系统及脱碳方法，包括：沿高含CO2的天然气的处理流向依次设置的预处理装置、一级吸收塔和二级吸收塔，一级吸收塔和二级吸收塔的液出口与高压闪蒸罐的液入口相连，高压闪蒸罐的液出口与低压闪蒸塔的液入口相连，低压闪蒸塔的液出口与超低压闪蒸罐的液入口相连；超低压闪蒸罐的液出口的第一分支与一级吸收塔的液入口相连、第二分支与汽提再生塔的液入口相连，汽提再生塔和超低压闪蒸罐的气出口与低压闪蒸塔的气入口相连，汽提再生塔的液出口与二级吸收塔的液入口相连。本发明专利技术可调控各级吸收塔的胺液循环量，通过进行多级闪蒸富液再生，获得CO2负荷更低的半贫液，提高了吸收塔的CO2处理能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种高含CO2的天然气的脱碳系统及脱碳方法


[0001]本专利技术涉及天然气净化
，具体涉及一种高含CO2的天然气的脱碳系统及脱碳方法，脱碳后的天然气可用于回收乙烷。

技术介绍

[0002]乙烷是制备乙烯的重要原料。近些年来，随着乙烯需求量的快速增长，从天然气中回收乙烷已经被国内外各大油气田视为新的经济增长点。现有的乙烷回收工艺均需采用深冷技术，达到一定的制冷深度，才能够获得较高的乙烷收率。当天然气中CO2含量较高时，乙烷回收装置可能产生CO2固体冻堵，导致乙烷收率下降，甚至影响装置的安全运行。因此，对高含CO2的乙烷回收原料气进行脱碳处理，达到一定的含碳指标是必不可少的工艺环节。
[0003]对于高含CO2的天然气达到回收乙烷收率的脱碳指标，国际上尚未形成统一的标准；但根据工程经验，天然气中CO2摩尔分数含量一般需要控制在0.5％mol以下甚至更低，才能保证获得较高的乙烷收率，且不发生冻堵。
[0004]目前，国内外普遍采用醇胺法脱除原料天然气中的CO2，利用活化MDEA或MDEA配方溶液，采用一段吸收或两段吸收+(闪蒸+汽提)再生工艺，，其通过一具吸收塔脱除原料气中的CO2至达到指标要求，通过一具高压闪蒸罐、一具再生塔实现富液再生。但是，采用常规的一段吸收或两段吸收+(闪蒸+汽提)再生工艺，需要从高含CO2的天然气中脱除CO2以达到满足乙烷回收原料气所需的CO2含量极低的标准，其主要存在以下技术问题：
[0005]1、胺液循环量过大；
[0006]2、吸收塔和再生塔的塔高过高、塔径过大；
[0007]3、胺液再生能耗高。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种高含CO2的天然气的脱碳系统及脱碳方法，脱碳后的天然气可用于回收乙烷。
[0009]本专利技术公开了一种高含CO2的天然气的脱碳系统，包括：沿高含CO2的天然气的处理流向依次设置的预处理装置、一级吸收塔和二级吸收塔，所述二级吸收塔的气出口排出用于乙烷回收的净化天然气；其中，
[0010]所述一级吸收塔和二级吸收塔的液出口与高压闪蒸罐的液入口相连，所述高压闪蒸罐的液出口与低压闪蒸塔的液入口相连，所述低压闪蒸塔的气出口上依次连接有酸气冷却器和酸气分液罐，所述低压闪蒸塔的液出口与超低压闪蒸罐的液入口相连；
[0011]所述超低压闪蒸罐的液出口的第一分支与所述一级吸收塔的液入口相连、第二分支与汽提再生塔的液入口相连，所述汽提再生塔和超低压闪蒸罐的气出口与所述低压闪蒸塔的气入口相连，所述汽提再生塔的液出口与所述二级吸收塔的液入口相连。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述预处理装置包括沿高含CO2的天然气的处理流向依次设置的重力分离器和过滤分离器。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述一级吸收塔的液出口管路上设有第一透平，所述二级吸收塔的液出口管路上设有第二透平。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述超低压闪蒸罐的液出口的第一分支管路上依次设有半贫液增压泵、半贫液冷却器和半贫液注入泵，所述超低压闪蒸罐的液出口的第二分支管路上依次设有所述增压泵、贫液/半贫液换热器的半贫液段；所述汽提再生塔的液出口管路上依次设有贫液增压泵、所述贫液/半贫液换热器的贫液段、贫液冷却器和贫液注入泵；进一步，所述半贫液注入泵选用与第一透平相连接的水力透平泵，所述贫液注入泵选用与第二透平相连接的水力透平泵，同时设置采用电机驱动的备用泵。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述一级吸收塔包括自下至上依次设置的塔釜和填料段，所述二级吸收塔包括自下至上依次设置的塔釜、填料段以及水洗段，所述二级吸收塔的水洗段的液出口和回液口之间的管路上设有塔顶水洗泵和除盐水加注口；所述一级吸收塔与二级吸收塔的气入口及气出口上设有CO2含量监测装置。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述高压闪蒸罐的气出口排出可作为燃料气的闪蒸气，所述酸气分液罐的气出口排出酸性尾气、液出口通过塔顶回流泵与所述低压闪蒸塔的回流口相连。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述超低压闪蒸罐的气出口管路上设有鼓风机，所述汽提再生塔下部的出液口、回气口、回液口分别通过进液管线、气返回管线和液返回管线与重沸器的进液口、气出口、液出口相连。
[0018]本专利技术还公开了一种高含CO2的天然气的脱碳方法，应用如上述高含CO2的天然气的脱碳系统，包括：
[0019]对高含CO2的天然气进行预处理，分离出原料气中夹带的小固体颗粒和小液滴；
[0020]将预处理后的原料气依次在一级吸收塔内完成初步脱除CO2、在二级吸收塔内完成深度脱除CO2，得到用于乙烷回收的净化天然气；同时，一级吸收塔的半贫液以及二级吸收塔的贫液吸收CO2成为富液；
[0021]将一级吸收塔和二级吸收塔排出的富液通过第一透平和第二透平降压后，进入高压闪蒸罐进行高压闪蒸，闪蒸分离出富液中溶解的烃类，得到闪蒸气；
[0022]将高压闪蒸罐的富液经减压阀降压后进入低压闪蒸塔进行CO2解析，解析后液相进一步降压至微正压后进入超低压闪蒸罐再次闪蒸析出CO2，以获得半贫液，闪蒸析出CO2经鼓风机进入低压闪蒸塔；
[0023]部分半贫液经增压、降温后泵入一级吸收塔作为脱碳剂，剩余半贫液与贫液换热后进入汽提再生塔经重沸器进行完全再生，以获得贫液；贫液经增压、换热、降温后泵入二级吸收塔作为脱碳溶液；汽提再生塔塔顶排出的高温蒸气进入低压闪蒸塔中作为汽提气。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，还包括：
[0025]监测一级吸收塔和二级吸收塔的气入口及气出口的CO2含量；
[0026]基于CO2含量控制一级吸收塔和二级吸收塔的胺液循环量。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，还包括：低压闪蒸塔产生的CO2经冷却、分液后排出酸性尾气。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0029]1、本专利技术采用两级吸收塔改进现有技术的两段吸收塔，其可根据每一级吸收塔的
入口和出口的CO2值，调控各级吸收塔的胺液循环量，避免胺液过量循环的问题，因此有效降低了胺液循环量和系统能耗；
[0030]2、本专利技术采用高压闪蒸罐、低压闪蒸塔、超低压闪蒸罐和汽提再生塔进行多级闪蒸富液再生，获得CO2负荷更低的半贫液，提高了吸收塔的CO2处理能力；同时，显著减小胺液循环量，降低了再生能耗；
[0031]3、本专利技术吸收采用两级吸收塔，再生流程采用低压闪蒸塔、超低压闪蒸罐和汽提再生塔，相较于现有的醇胺法脱碳系统，减小了单个塔的塔高及塔径。
附图说明
[0032]图1为本专利技术高含CO2的天然气的脱碳系统及脱碳方法的工艺流程示意图。
[0033]图中：
[0034]0、重力分离器；1、过滤分离器；2、一级吸收塔；3、二级吸收塔；4、高压闪蒸罐；5、低压闪蒸塔；6、汽提再生塔；7、超低压闪蒸罐；8、酸气分液罐；9、第一透平；10、第二透平；11、半贫液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含CO2的天然气的脱碳系统，其特征在于，包括：沿高含CO2的天然气的处理流向依次设置的预处理装置、一级吸收塔和二级吸收塔，所述二级吸收塔的气出口排出用于乙烷回收的净化天然气；其中，所述一级吸收塔和二级吸收塔的液出口与高压闪蒸罐的液入口相连，所述高压闪蒸罐的液出口与低压闪蒸塔的液入口相连，所述低压闪蒸塔的气出口上依次连接有酸气冷却器和酸气分液罐，所述低压闪蒸塔的液出口与超低压闪蒸罐的液入口相连；所述超低压闪蒸罐的液出口的第一分支与所述一级吸收塔的液入口相连、第二分支与汽提再生塔的液入口相连，所述汽提再生塔和超低压闪蒸罐的气出口与所述低压闪蒸塔的气入口相连，所述汽提再生塔的液出口与所述二级吸收塔的液入口相连。2.如权利要求1所述的高含CO2的天然气的脱碳系统，其特征在于，所述预处理装置包括沿高含CO2的天然气的处理流向依次设置的重力分离器和过滤分离器。3.如权利要求1所述的高含CO2的天然气的脱碳系统，其特征在于，所述一级吸收塔的液出口管路上设有第一透平，所述二级吸收塔的液出口管路上设有第二透平。4.如权利要求1所述的高含CO2的天然气的脱碳系统，其特征在于，所述超低压闪蒸罐的液出口的第一分支管路上依次设有半贫液增压泵、半贫液冷却器和半贫液注入泵，所述超低压闪蒸罐的液出口的第二分支管路上依次设有所述增压泵、贫液/半贫液换热器的半贫液段；所述汽提再生塔的液出口管路上依次设有贫液增压泵、所述贫液/半贫液换热器的贫液段、贫液冷却器和贫液注入泵。5.如权利要求1所述的高含CO2的天然气的脱碳系统，其特征在于，所述一级吸收塔包括自下至上依次设置的塔釜和填料段，所述二级吸收塔包括自下至上依次设置的塔釜、填料段以及水洗段，所述二级吸收塔的水洗段的液出口和回液口之间的管路上设有塔顶水洗泵和除盐水加注口；所述一级吸收塔与二级吸收塔的气入口及气出口上设有CO2含量监测装置。6.如权利要求1所述的高含CO2的天然气的脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天娇，逯国英，田鑫，卢浩，岳俊峰，贾光猛，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：