[发明专利]一种采用阶式制冷的天然气乙烷回收装置及方法

摘要

本发明公开了一种采用阶式制冷的天然气乙烷回收装置及方法，回收装置包括冷箱、低温分离器、脱甲烷塔、脱乙烷塔、丙烷换热系统和乙烯换热系统，其中：冷箱的天然气出口与低温分离器连接，低温分离器的液相出口依次与脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱乙烷塔顶冷凝器、脱乙烷塔塔顶回流罐、丙烷换热系统、乙烯换热系统相连；脱甲烷塔的塔顶气相依次与冷箱、膨胀机和产品气压缩机相连。本发明可将单组分制冷剂多级节流，提高制冷效率，在一定程度上减小了乙烷回收装置制冷部分的制冷剂压缩机负荷；具有设计简单，采购容易，单台压缩机功率较低，降低投资、能耗低和操作简单灵活的优点。

主权项

1.一种采用阶式制冷的天然气乙烷回收方法，其特征在于：包括如下内容：一、将原料气天然气进行精馏分离为乙烷产品、C₃+和产品天然气：3.0～7.0MPa.g的干燥含乙烷天然气经过冷箱预冷至‑35～‑75℃后进入低温分离器进行分离，分离出的气相大部分经过膨胀机膨胀至2.0～4.0MPa.g后进入脱甲烷塔，分离出的少部分气相进入冷箱冷凝至‑80～‑95℃成液体后再进入脱甲烷塔上部；低温分离器分离出的液相节流至2.2～4.0MPa.g后进入脱甲烷塔；脱甲烷塔的压力控制在1.8～3.8MPa.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1.6～3.5MPa.g，经过脱乙烷塔分馏后，塔顶出来的气相经脱乙烷塔顶冷凝器冷凝至‑30～5℃后经脱乙烷塔塔顶回流罐分离，得到的液体输送至脱乙烷塔塔顶作为其回流液，脱乙烷塔塔顶回流罐分离得到的气相为乙烷产品，进入丙烷换热系统；脱甲烷塔塔顶出来的气相通过冷箱换热至10～35℃后，再依次通过膨胀机同轴增压端和产品气压缩机增压后大部分作为产品天然气外输，其余少部分进入丙烷换热系统；二、丙烷换热系统为产品乙烷液化及过冷提供冷量：经丙烷压缩机增压至1300～1700 kPa的制冷剂丙烷经过丙烷冷凝器冷凝并冷却至30～50℃后进入丙烷换热系统，丙烷换热系统将气相乙烷产品冷凝并冷却至‑36～‑34℃，将回流的产品天然气预冷至‑36～‑34℃，并且将制冷剂乙烯冷凝并冷却至‑36～‑34℃；所述丙烷换热系统包括高压丙烷蒸发器、中压丙烷蒸发器和低压丙烷蒸发器；进入丙烷换热系统的制冷剂丙烷节流至15～23℃为高压丙烷蒸发器提供冷量，将回流的产品天然气和制冷剂乙烯预冷至18～26℃后进入中压丙烷蒸发器；高压丙烷蒸发器中的气相丙烷返回丙烷压缩机的三级增压入口，分离出的液体丙烷则被继续节流至‑15～‑5℃后进入中压丙烷蒸发器，将乙烷产品、回流的产品天然气和制冷剂乙烯冷却至‑12～‑2℃后进入低压丙烷蒸发器；中压丙烷蒸发器中的气相丙烷返回丙烷压缩机的二级增压入口，分离出的液体丙烷节流至‑39～‑37℃后进入低压丙烷蒸发器，将乙烷产品、回流的产品天然气和制冷剂乙烯冷却至‑36～‑34℃后进入乙烯换热系统；低压丙烷蒸发器分离出来的气相进入丙烷压缩机的一级增压入口，丙烷完成制冷循环；三、乙烯换热系统为乙烷产品过冷和回流的产品气液化及过冷提供冷量：经乙烯压缩机增压至1600～2400 kPa的制冷剂乙烯依次通过丙烷换热系统冷凝并冷却至‑36～‑34℃后进入乙烯换热系统，乙烯换热系统将冷凝的乙烷产品过冷至‑90～‑85℃，将回流的产品天然气液化并过冷至‑95～‑90℃。