[发明专利]一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置及方法

说明书

本发明公开了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置及方法，装置包括冷箱和分别与冷箱连接的低温分离器、混合冷剂压缩机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，其中：所述低温分离器出口的液相与脱甲烷塔直接相连；脱甲烷塔出口的液相与脱乙烷塔直接相连；低温分离器出口的气相分成两股，一股通过J‑T阀或膨胀机进入脱甲烷塔，另一股经冷箱进入脱甲烷塔上部；冷箱的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器连接，混合冷剂冷凝器的出口依次与冷箱、混合冷剂J‑T阀、冷箱、混合冷剂压缩机连接。本发明针对乙烷回收工厂处理规模不大，原料气压力小于5MPa，外输压力不高的情况，既具有较高的乙烷回收率，又有节省投资和降低能耗的优点。

技术领域

本发明涉及轻烃回收领域，尤其是乙烷回收领域，具体为一种采用混合冷剂制冷在天然气回收乙烷的工艺装置及方法，针对乙烷回收工厂处理规模不大，原料气压力小于5MPa，外输压力不高的情况，既具有较高的乙烷回收率，又有节省投资和降低能耗的优点。

背景技术

2016年，中国乙烯产能达到了2269万吨，仅次于美国位于第二位。2016年，我国乙烯平均装置开工率达到了96％，产量已经达到了2170万吨。同期，我国乙烯表观消费量达到了2336万吨，当量消费量达到了3940万吨。按照当量消费量来看，2016年我国乙烯自给率提高到了55％，但是缺口仍然巨大。

乙烷制乙烯具备“一高三低”的优势，即烯烃收率高、工厂相对投资低、生产成本低、能耗低，生产乙烷产品需求愈发强烈。乙烷目前大量存在于产品天然气中，利用率较低，为更高效地利用天然气，实现天然气产品多元化，大力发展乙烷回收技术具有重要意义。

目前天然气乙烷回收工厂主要多数采用“丙烷/丙烯预冷+膨胀机制冷”工艺。因为采用单组分制冷剂预冷，原料气预冷温度较低，主要依靠膨胀制冷提供冷量，当原料气压力不太高，不能提供足够的冷量时，乙烷收率则相对较低，不够经济。虽然“阶式制冷+膨胀机制冷工艺”可以解决能耗大，操作复杂的问题。但是针对小规模的乙烷回收工厂，“混合冷剂制冷工艺”具有投资省，能耗低，操作简单，乙烷收率高的特点。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置及方法，对于生产规模不大的工厂，针对原料气压力不高，产品气外输压力要求不高，原料气和产品天然气的压力能很小的情况，具有投资省、能耗低和操作简单灵活的优点。

本发明所采用的技术方案是：一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收装置，包括冷箱和分别与冷箱连接的低温分离器、混合冷剂压缩机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，其中：所述低温分离器出口的液相与脱甲烷塔直接相连；脱甲烷塔出口的液相与脱乙烷塔直接相连；低温分离器出口的气相分成两股，一股通过J-T阀或膨胀机进入脱甲烷塔，另一股经冷箱进入脱甲烷塔上部；冷箱的气相冷剂出口依次与混合冷剂压缩机、混合冷剂冷凝器连接，混合冷剂冷凝器的出口依次与冷箱、混合冷剂J-T阀、冷箱、混合冷剂压缩机连接。

本发明还提供了一种采用混合冷剂制冷的天然气乙烷回收方法，包括如下内容：

一、精馏：

1.7～～5.0MPa.g的干燥含乙烷天然气经过冷箱预冷至-75～～-90℃后进入低温分离器进行气液分离：分离出的气相大部分通过J-T阀节流至1.0～～3.5MPa.g后进入脱甲烷塔，少部分气相进入冷箱冷凝至-80～～-110℃成液体后进入脱甲烷塔上部；分离出的液相节流至1.0～～3.5MPa.g后进入脱甲烷塔，脱甲烷塔的压力控制在1.0～～3.4MPa.g；脱甲烷塔塔底出来的C₂+进入脱乙烷塔，脱乙烷塔的压力控制在0.8～～3.2MPa.g，经过脱乙烷塔分馏后，塔顶出来的气相经冷箱冷凝至-20～5℃后进入脱乙烷塔塔顶回流罐进行气液分离：分离出的液体送至脱乙烷塔塔顶作为回流液，分离得到的气相则为乙烷产品。

二、混合冷剂制冷：