[发明专利]一种高收率的天然气液化及轻烃回收装置及回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气液化以及轻烃回收技术领域，尤其涉及一种高收率的天然气液化及轻烃回收装置及回收方法。

背景技术

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。

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。

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。随着国内天然气气源的不断丰富，液化装置中原料气中湿气(C₃⁺)比例有较大范围的波动，而其中C₃⁺是重要的化工原料，能生产高附加值的化工产品，如果将其分离回收，会有显著的社会及经济效益。目前，国内已经有很多专门从天然气管道气中回收轻烃的回收装置和方法，这些装置和方法仅将管道天然气中的轻烃进行分离回收，分离出的甲烷、乙烷中含有数量较多丙烷、C₄⁺-烃等物质，丙烷、C₄⁺-烃等物质的附加值含量较高，这样液化后的天然气中的甲烷、乙烷的占比含量较低，不能得到高纯度的LNG，而且也将具有重要附加值的丙烷、C₄⁺-烃等物质液化成LNG。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高收率的天然气液化及轻烃回收装置及回收方法，能够从原料气中得到高纯度的甲烷、乙烷液化天然气，有利于更高收率的回收C₃⁺烃，其中丙烷的收率大于98.8％，C₄⁺-烃的收率大于99.99％。

本发明的目的通过下述技术方案实现：