[发明专利]液化天然气与烃气体处理

说明书

技术领域

本发明涉及将乙烷和重烃或丙烷和重烃与液化天然气(下文称LNG)分离的工艺，该工艺结合了含烃气体的分离，以提供易挥发性富含甲烷的气体流和挥发性较小的天然气液体(NGL)或液化石油气(LPG)流。

背景技术

作为对管道输送的替代方案，有时将偏远位置处的天然气液化并在特殊的LNG罐中运输到适当的LNG接收和储存终点。然后可将LNG重新气化并以与天然气相同的方式作为气态燃料使用。虽然LNG的主要部分通常是甲烷，即，甲烷构成LNG的至少50摩尔％，但LNG还含有相对较少量的重烃，如乙烷、丙烷、丁烷等，以及氮。往往有必要将部分或全部的重烃与LNG中的甲烷分离，以使得由LNG气化所得到的气态燃料符合管道的热值规格。此外，往往还可取的是，将重烃与甲烷和乙烷分离，因为这些烃作为液体产品的价值(作为例子，用作石化原料)比其作为燃料的价值高。

虽然有许多工艺可用于从LNG中分离乙烷和/或丙烷及重烃，但这些工艺往往必须在高回收率、低效用成本和工艺简单性(以及因此资金投入低)之间进行折衷。美国专利2,952,984；3,837,172；5,114,451；和7,155,931描述了相关的LNG工艺，该工艺能够进行乙烷或丙烷的回收，同时产生贫LNG蒸气流，此后该蒸气流被压缩以输出压力进入气体分配网络。然而，如果改为将贫LNG生产成能够被泵(而不是压缩)至气体分配网络的输出压力的液体流，随后使用低级别的外部热源或其它装置气化贫LNG，则较低的效用成本是可能的。美国专利6,604,380；6,907,752；6,941,771；7,069,743；和7,216,507以及共同待决的申请11/749,268和12/060,362，上面的这些描述了这样的工艺。

经济和物流往往要求LNG接收终点的位置靠近将重新气化的LNG输送给消费者的天然气输送管线。在许多情况下，这些地区也有用于处理在该地区产出的天然气以回收含在天然气中的重烃的设备。分离这些重烃的有效工艺包括基于气体的冷却和冷冻、油的吸收和冷冻油吸收的那些工艺。另外，由于产生电力的经济型设备的可用性以及能够同时进行膨胀和从正被处理的气体中提取热的原因，低温工艺已经变得很普及。根据气体源的压力、气体的富度(乙烷、乙烯和重烃的含量)和所需的终端产品情况，可以采用这些工艺中的每一种或它们的组合工艺。

低温膨胀工艺现在通常优选用于天然气液体回收，因为它可提供最大程度的简单性，容易启动，操作灵活，效率良好，安全且可靠性良好。美国专利3,292,380；4,061,481；4,140,504；4,157,904；4,171,964；4,185,978；4,251,249；4,278,457；4,519,824；4,617,039；4,687,499；4,689,063；4,690,702；4,854,955；4,869,740；4,889,545；5,275,005；5,555,748；5,566,554；5,568,737；5,771,712；5,799,507；5,881,569；5,890,378；5,983,664；6,182,469；6,578,379；6,712,880；6,915,662；7,191,617；7,219,513；再颁布的美国专利33,408；以及共同待决的申请11/430,412；11/839,693；11/971,491；和12/206,230描述了相关的工艺(虽然本发明的描述是基于与所引用的美国专利中所述不同的处理条件)。

发明内容

本发明通常涉及从这种LNG和气体流中综合回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和重烃。本发明采用新颖的工艺布局将LNG流的加热与气体流的冷却相结合，从而避免了需要使用单独的汽化器，并且避免了需要进行外部制冷，使得能够回收高的C₂组分，同时可保持处理设备简单且资金投入低。进一步地，本发明减少了处理LNG和气体流所需的设施(电力和热)，导致操作成本低于其它工艺，并且还显著地降低了资本投入。

迄今为止，受让人的美国专利7,216,507已经用于在处理LNG的设备中回收C₂组分和重烃组分，而受让人的共同待决的申请11/430,412可用于在处理天然气的设备中回收C₂组分和重烃组分。意外的是，申请人已经发现，通过使受让人的美国专利7,216,507发明的某些特征与受让人的共同待决的申请11/430,412的某些特征相结合，可以实现非常高的C₂组分回收水平，而使用的能量比分别处理LNG和天然气的单独设备所需的能量少。