[发明专利]液化天然气脱重烃装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改良的MRC(混合冷剂制冷)工艺LNG(液化天然气)脱重烃装置及其方法，与目前已有的LNG脱重烃装置及其方法相比，本发明使得脱重烃工艺需求设备减少，流程更加紧凑，操作难度降低，变工况或不同气质下的适应性显著增加。

背景技术

随着LNG产业近年迅速发展，采用MRC工艺LNG装置逐渐增多。而在这些装置中天然气重烃脱除是一个非常重要的环节，也影响着LNG装置是否能够平稳运行。目前国内MRC制冷工艺LNG装置脱重烃工艺主要有以下几种现有技术；

1、常规低温分离工艺：

如图1，包括混合冷剂循环装置，以及天然气液化装置，以及脱重烃装置。

混合冷剂循环装置中的常温、低压气相冷剂经冷剂压缩机压缩后，分为高压气相冷剂和高压液相冷剂两路，高压液相冷剂经重烃换热器热交换后与高压气相冷剂混合获得高压混合冷剂从冷箱的顶部进入，并自上而下地与自下而上的反流混合冷剂进行热交换，至冷箱底部时获得低温液相冷剂，混合冷剂温度约为-150℃，再经过阀门膨胀节流，获得更低温度、更低压力的液相混合冷剂，自下而上的流动，并与两侧的高温混合冷剂、原料气进行热交换，混合冷剂复热后升至常温由冷箱顶部引出，重新进压缩机完成一个制冷循环。

净化原料天然气从冷箱顶部进入，从冷箱中冷段引出，通过低温分离器分离重烃后回到冷箱继续冷却，最终从冷箱下部获得LNG产品，并经处理后送去储罐。

低温分离器下部脱除的重烃与高压液相冷剂进行换热并回收冷量。经处理后送去储罐。

在上述装置开工过程中，冷箱的温度梯度有一逐渐建立的过程。在建立过程中，冷箱中部引出的原料气进低温分离器前的温度还不能下降到所需温度，将造成重烃质量不合格的天然气引入冷箱换热器的底部，将造成开车过程低温堵塞风险增加，因此，上述常规低温分离工艺通常还需要增加一组开工换热器。如CN201320066196.5-LNG生产设备的脱除重烃装置。开工换热器位于重烃分离器前(图1中未示出)，可以保证在开车初期冷箱上部无法提供冷量时，原料气通过开工换热器降温到一60℃左右，然后再通过低温分离器将重烃冷凝后从原料气中分离出来。

2、带洗涤的重烃分离工艺：

如图2，混合冷剂循环装置同现有技术1。

净化原料天然气从冷箱预冷段引出至重烃洗涤塔，经过洗涤后回到冷箱中冷段冷却，再引出至重烃回流罐分离重烃后回到冷箱继续冷却，最终从冷箱下部获得LNG产品，并经处理后送去储罐。

从重烃回流罐中分离的重烃通过重烃回流泵打入重烃洗涤塔进行洗涤，重烃洗涤塔下部脱除的重烃与高压液相冷剂进行换热并回收冷量。经处理后送去储罐。

3、常温洗涤工艺：如图3，该工艺一般采用异戊烷为溶剂，在常温或略低于常温下，通过异戊烷的相似相溶原理，在重烃洗涤塔内异戊烷从上向下流，天然气从下向上流，通过天然气与异戊烷的接触和穿质交换而使天然气的重烃脱出，而富含重烃多的异戊烷直接去储罐储存。重烃洗涤塔下部脱除的重烃与异戊烷进行换热并回收冷量。经处理后送去储罐。

上述现有技术的缺点是：

现有技术1是简单的低温分离工艺，采用分离器在低温下分离重烃，而装置工艺不可能绝对稳定，受原料天然气组分变化，以及混合冷剂的组分、以及高低压差影响，使进分离器的物料温度增加或压力增加时，原溶解在分离器的液相中的苯、环己烷、辛戊烷等重组分会闪蒸出来，引起分离效果的变差，从而易造成冷箱低温堵塞。不同温度的脱重烃结果见图5。

其次，增加的开工换热器仅在开工阶段使用，在正常运行阶段又是设备闲置浪费，缺乏作用。

现有技术2是采用常规低温洗涤工艺增加重烃泵等动设备，增加操作的复杂性和能量消耗，增加系统的复杂性。受泵的性能的限制，从而限制装置重烃的适应性。

现有技术3常温异戊烷洗涤工艺增加异戊烷的消耗，增加了装置的运行成本。

发明内容

本发明目的在于：提供一种工艺简单、设备少、流程紧凑、操作难度低的液化天然气脱重烃装置和方法，采用本发明的装置和方法，变工况或不同气质下的适应性显著增加。

本发明采用的一种液化天然气脱重烃装置，包括混合冷剂循环装置、冷箱、低温分离器、重烃换热器，以及与冷箱连接的原料气第一输入管线，低温分离器的顶部设置一冷凝蒸发器，低温分离器与冷凝蒸发器构成分离塔；冷箱上部的原料气引出端通过原料气第二输入管线连接冷凝蒸发器的入口，冷凝蒸发器的气相出口通过原料气第三输入管线连接冷箱下部的原料气入口端；

所述冷凝蒸发器的液相出口通过回流管线连接低温分离器的入口。