一种联产乙烷与制造技术

本发明专利技术涉及一种联产乙烷与

【技术实现步骤摘要】
一种联产乙烷与LNG的天然气提氦工艺


[0001]本专利技术属于化工分离
，涉及天然气提氦，具体涉及一种联产乙烷与
LNG
的天然气提氦工艺
。

技术介绍

[0002]氦气作为一种重要的战略稀缺资源，因具有良好的导热性和扩散性等性质被广泛应用于医学
、
航天航空及新能源开发等众多领域，具有很高的市场应用价值
。
氦气资源主要存在于天然气中，由于空气中的氦含量极低，从空气中分离氦气的难度和能耗非常大，因此国内外提氦主要是从天然气中提取
。
[0003]随着高新技术的发展需要，氦气需求量也日益增加
。
而我国属于贫氦国家，氦气资源少，主要依赖从国外进口，且含氦天然气中氦气的体积分数普遍小于1％
。
减少氦气进口，实现氦气自产，统筹考虑开发利用氦气资源，做到综合高效开发，有利于缓解国家氦气资源供应迫切的现状，为气田多能源利用
、
提升整体效益发挥重要作用，也可以保持我国氦气市场稳定发展
。
[0004]传统提氦工艺主要有低温法
、
变压吸附法
(PSA)
和膜分离法等，随着提氦工艺的快速发展，考虑到传统提氦工艺单位能耗大
、
投资高
、
提氦效率低和经济成本等方面因素，出现了多产品联产及提氦工艺的技术革新，不仅使提氦工艺在经济性上有很大程度提高，而且增大了氦气回收率以及大幅度降低能耗和设备投资费用
。
因此，未来的提氦技术绝对不是单一生产工艺，而是多种工艺集成或者是多产品生产工艺联产
。
[0005]针对我国天然气氦气浓度低的特点，同时获得较高的产量，采取联产乙烷与
LNG
的天然气提氦工艺是提氦工业的较优选择
。
原提氦工艺以提氦为目的，副产
LNG
，其液化率较低，但是采用液化天然气流程，副产氦气和乙烷，同时能使氦气收率达
90
％以上，其经济效益将显著高于原工艺
。
[0006]总起来说，天然气提氦面临能耗和成本高的问题，为了解决这些问题，提出联产乙烷与
LNG
的天然气提氦工艺，将三种产品联合生产，可共用预处理和公用工程等设施，减少投资和运行成本，让联产乙烷与
LNG
的天然气提氦工艺具有市场经济竞争力
。
在以液化天然气为主的情况下，如何以最大优势提取氦气，并能将液化过程中剩余冷能进行回收，降低投资和运行成本，提高装置经济性，是目前天然气提氦
面临的重要挑战
。

技术实现思路

[0007]针对目前天然气提氦技术中存在的能耗高
、
投资大和运行成本高等问题，本专利技术的目的旨在提供一种联产乙烷与
LNG
的天然气提氦工艺，该工艺采用乙烷回收
、
粗氦提取
、
丙烷预冷
、
混合冷剂制冷的技术方案，以生产
LNG
为主产品，生产氦气和回收乙烷为副产品，该装置可有效解决目前联产
LNG
天然气提氦工艺中存在能耗高
、
投资大和运行成本高的问题，既保留了天然气液化的部分优势来减少生产氦气的投资成本，又能生产氦气和
LNG
，回收乙烷，实现生产
LNG
过程中冷能回收利用
。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种联产乙烷与
LNG
的天然气提氦工艺，包括通过管道连接乙烷回收单元
、
粗氦提取单元
、
换热单元
、
丙烷预冷系统
、
混合冷剂制冷系统；
[0009]所述乙烷回收单元包括气液分离器
V
‑
105、
节流阀
VLV
‑
107、
压缩机
K
‑
106、
膨胀机
K
‑
107、
节流阀
VLV
‑
108、
节流阀
VLV
‑
109、
脱甲烷塔
T
‑
103
；所述粗氦提取单元包括一级提氦塔
T
‑
101
及塔顶冷却器
H
‑
101
和塔底再沸器
H
‑
102、
节流阀
VLV
‑
106、
二级提氦塔
T
‑
102
及塔顶冷却器
H
‑
103
和塔底再沸器
H
‑
104
；所述换热单元包括换热器
LNG
‑
100、
换热器
LNG
‑
101、
换热器
LNG
‑
102、
换热器
LNG
‑
103、
换热器
LNG
‑
104、
换热器
LNG
‑
105
；所述丙烷预冷系统包括压缩机
K
‑
100、
冷却器
E
‑
100、
节流阀
VLV
‑
100、
气液分离器
V
‑
101、
节流阀
VLV
‑
101、
气液分离器
V
‑
102、
节流阀
VLV
‑
102、
气液分离器
V
‑
103、
压缩机
K
‑
102、
压缩机
K
‑
101
；所述混合冷剂制冷系统包括压缩机
K
‑
105、
冷却器
E
‑
103、
压缩机
K
‑
104、
冷却器
E
‑
102、
压缩机
K
‑
103、
冷却器
E
‑
101、
气液分离器
V
‑
104、
节流阀
VLV
‑
103、
节流阀
VLV
‑
104
；
[0010]所述乙烷回收单元，原料气进气管道与换热器
LNG
‑
100
连接，所述换热器
LNG
‑
100、
换热器
LNG
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种联产
LNG
天然气低温
‑
膜分离提氦工艺，其特征在于：包括乙烷回收单元
、
粗氦提取单元
、
换热单元
、
丙烷预冷系统
、
混合冷剂制冷系统；所述乙烷回收单元包括气液分离器
V
‑
105、
节流阀
VLV
‑
107、
压缩机
K
‑
106、
膨胀机
K
‑
107、
节流阀
VLV
‑
108、
节流阀
VLV
‑
109、
脱甲烷塔
T
‑
103
；所述粗氦提取单元包括一级提氦塔
T
‑
101
及塔顶冷却器
H
‑
101
和塔底再沸器
H
‑
102、
节流阀
VLV
‑
106、
二级提氦塔
T
‑
102
及塔顶冷却器
H
‑
103
和塔底再沸器
H
‑
104
；所述换热单元包括换热器
LNG
‑
100、
换热器
LNG
‑
101、
换热器
LNG
‑
102、
换热器
LNG
‑
103、
换热器
LNG
‑
104、
换热器
LNG
‑
105
；所述丙烷预冷系统包括压缩机
K
‑
100、
冷却器
E
‑
100、
节流阀
VLV
‑
100、
气液分离器
V
‑
101、
节流阀
VLV
‑
101、
气液分离器
V
‑
102、
节流阀
VLV
‑
102、
气液分离器
V
‑
103、
压缩机
K
‑
102、
压缩机
K
‑
101
；所述混合冷剂制冷系统包括压缩机
K
‑
105、
冷却器
E
‑
103、
压缩机
K
‑
104、
冷却器
E
‑
102、
压缩机
K
‑
103、
冷却器
E
‑
101、
气液分离器
V
‑
104、
节流阀
VLV
‑
103、
节流阀
VLV
‑
104
；所述乙烷回收单元，原料气进气管道与换热器
LNG
‑
100
连接，所述换热器
LNG
‑
100、
换热器
LNG
‑
101、
换热器
LNG
‑
102
依次连通，对原料气进行预冷和深冷后进入气液分离器
V
‑
105
；所述气液分离器
V
‑
105
顶部，一股依次与膨胀机
K
‑
107、
脱甲烷塔
T
‑
103
连通，另一股依次与换热器
LNG
‑
105、
节流阀
VLV
‑
109
连通；所述气液分离器
V
‑
105
底部
、
节流阀
VLV
‑
107、
脱甲烷塔
T
‑
103
依次连通；所述脱甲烷塔
T
‑
103
顶部
、
换热器
LNG
‑
105、
压缩机
K
‑
106、
换热器
LNG
‑
103
依次连通，其中一部分干气经过换热器
LNG
‑
105、
节流阀
VLV
‑
108
回流至脱甲烷塔
T
‑
103
塔顶；所述脱甲烷塔
T
‑
103
塔底有两条侧线进入换热器
LNG
‑
102
回收冷量；所述脱甲烷塔
T
‑
103
底部排出凝液产品；所述粗氦提取单元，从乙烷回收单元出来的干气进入换热器
LNG
‑
103
进行深冷后进入一级提氦塔
T
‑
101
；所述一级提氦塔
T
‑
101
塔顶冷却器
H
‑
101、
换热器
LNG
‑
104、
节流阀
VLV
‑
106、
二级提氦塔
T
‑
102
依次连通，进行粗氦提取；所述一级提氦塔
T
‑
101
塔底重沸器
H
‑
102、
换热器
LNG
‑
104、
节流阀
VLV
‑
105、
气液分离器
V
‑
106
依次连通，生产出
LNG
产品，进入
LNG
储罐；所述二级提氦塔
T
‑
102
塔顶冷却器
H
‑
103
排出的氦气依次通过换热器
LNG
‑
104、
换热器
LNG
‑
103、
换热器
LNG
‑
102、
换热器
LNG
‑
101、
换热器
LNG
‑
100
去往粗氦储罐；所述二级提氦塔
T
‑
102
塔底重沸器
H
‑
104
排出液氮，去往液氮储罐；所述丙烷预冷系统，丙烷经节流阀
VLV
‑
100
降压后，进入气液分离器
V
‑
101
分为气液两相；所述气液分离器
V
‑
101
底部液相分为两部分，其中一部分返回换热器
LNG
‑
100
为其提供冷量，另一部分经过节流阀
VLV
‑
101
节流后进入气液分离器
V
‑
102
分为气液两相；所述低温分离器
V
‑
102
底部液相分为两部分，其中一部分液相返回换热器
LNG
‑
101
为其提供冷量，另一部分液相经过节流阀
VLV
‑
102
节流后进入气液分离器
V
‑
103
分为气液两相；所述气液分离器
V
‑
103
底部液相返回换热器
LNG
‑
102
为其提供所需的冷量；所述换热器
LNG
‑
102
对冷剂进行换热后与气液分离器
V
‑
103
顶部气相混合，经过压缩机
K
‑
102
压缩与换热器
LNG
‑
101
换热后的冷剂和气液分离器
V
‑
102
顶部气相混合后，经过压缩机
K
‑
101
压缩与经换热器
LNG
‑
101
换热后的冷剂和气液分离器
V
‑
101
顶部气相混，经过压缩机
K
‑
100
压缩和冷却器
E
‑
100
冷却至初始状态，完成丙烷预冷循环；所述混合冷剂制冷系统，混合冷剂依次通过压缩机
K
‑
105、
冷却器
E
‑
103、
压缩机
K
‑
104、
冷却器
E
‑
102、
压缩机
K
‑
103、
冷却器
E
‑
101
，经过三级压缩和三级冷却后，进入换热器
LNG
‑
100
；所述换热器
LNG
‑
100、
换热器
LNG
‑
101、
换热器
LNG
‑
102、
气液分离器
V
‑
10...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖荣鸽，刘亚龙，庞琳楠，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：