一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720357537.2 (22)申请日 2017.04.07 (73)专利权人 中国石油集团工程设计有限责任 公司 地址 610041 四川省成都市高新区升华路6 号 (72)发明人 蒲黎明周璇王科李莹珂 李龙龙海洋陈运强田静 王毅陆永康汤晓勇张雷果 王长锋 (74)专利代理机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 代理人 邓世燕 (51)Int.Cl. C07C 7/00(2006.01) C07C 9/06(2006.01) C01B 23/00(2006.

2、01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种天然气中回收乙烷 联产粗氦的装置， 包括依次相连的预冷换热器、 低温分离器、 脱甲烷塔、 主换热器、 氦气提浓塔、 氦气塔顶冷凝器和氦气塔顶回流罐； 氦气提浓塔 塔底的液相出口依次与主换热器、 预冷器换热 器、 膨胀机连接； 氦气提浓塔塔底的液相出口依 次与氦气提浓塔塔顶冷凝器、 主换热器连接； 脱 甲烷塔的液相出口与脱乙烷塔相连， 脱乙烷塔的 气相出口依次与冷剂蒸发器、 脱乙烷塔顶回流罐 相连； 所述预冷换热器与单一冷剂制冷系统相 连； 所述主换热器

3、与混和冷剂制冷系统相连。 本 实用新型在保证外输产品天然气满足国家一类 气质标准的天然气高热值要求的前提下， 回收乙 烷， C3+和氦气， 提升天然气经济价值， 实现天然 气产品多元化。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 206666413 U 2017.11.24 CN 206666413 U 1.一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 其特征在于： 包括预冷换热器、 低温分离 器、 脱甲烷塔、 脱乙烷塔、 主换热器和氦气提浓塔， 其中： 预冷换热器、 低温分离器、 脱甲烷塔、 主换热器、 氦气提浓塔、 氦气塔顶冷凝器和氦气塔 顶回流罐依次相连； 氦气提浓塔塔底的液相出口依次与主换热

4、器、 预冷器换热器、 膨胀机连接； 氦气提浓塔塔底的液相出口依次与氦气提浓塔塔顶冷凝器、 主换热器连接； 脱甲烷塔的液相出口与脱乙烷塔相连， 脱乙烷塔的气相出口依次与冷剂蒸发器、 脱乙 烷塔顶回流罐相连； 所述预冷换热器与单一冷剂制冷系统相连； 所述主换热器与混和冷剂制冷系统相连。 2.根据权利要求1所述的一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 其特征在于： 所述脱 甲烷塔和脱乙烷塔底部均设有重沸器， 所述氦气提浓塔底部设有蒸发器。 3.根据权利要求1所述的一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 其特征在于： 所述脱 乙烷塔顶回流罐依次与脱乙烷塔顶回流泵和脱乙烷塔相连。 4.根据权利要求1所述的一

5、种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 其特征在于： 所述脱 甲烷塔塔顶的气相出口分别与氦气提浓塔塔底蒸发器和主换热器相连， 主换热器的天然气 出口分别与脱甲烷塔塔顶进口和氦气提浓塔进口相连； 氦气提浓塔塔底蒸发器的物流出口 与氦气提浓塔进口相连。 5.根据权利要求1所述的一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 其特征在于： 所述氦 气塔顶回流罐依次与氦气提浓塔塔顶回流泵和氦气提浓塔相连。 6.根据权利要求1所述的一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 其特征在于： 所述低 温分离器的气相出口依次与膨胀机、 脱甲烷塔相连； 所述低温分离器的气相出口依次与主 换热器和脱甲烷塔相连； 所述低温分离器的液相

6、出口与脱甲烷塔相连。 权利要求书 1/1 页 2 CN 206666413 U 2 一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置 技术领域 0001 本实用新型涉及在天然气中回收乙烷并联产粗氦的装置， 特别适用天然气中含有 一定量的C2+和少量的氦气的气质条件， 达到生产乙烷产品和粗氦的目的。 背景技术 0002 大部分的天然气轻烃回收厂仅回收C3+后将剩余气相作为产品气外输， 而天然气 中还有大部分的乙烷和一定量的氦气并未回收利用。 以乙烷为原料的乙烯工厂建设投资和 运行成本均很低， 并且氦气(He)因独特的性质而在许多领域有着重要的用途。 为更大化的 利用产品天然气， 实现天然气产品多元化， 提升经

7、济价值， 将天然气中的乙烷和氦气回收利 用不失为一种好的选择。 0003 目前天然气乙烷回收工厂主要采用液相过冷和气相过冷工艺， 氦气回收工厂一般 是联产LNG， 未回收乙烷， 缺少一种生产乙烷并联产氦气的有效技术。 发明内容 0004 本实用新型克服了现有技术中的缺点， 提供了一种天然气中回收乙烷联产粗氦的 装置， 具有原料气适应范围广、 乙烷和氦气回收率高和能耗低的优点。 0005 本实用新型的技术方案是： 一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 包括预冷换 热器、 低温分离器、 脱甲烷塔、 脱乙烷塔、 主换热器和氦气提浓塔， 其中： 0006 预冷换热器、 低温分离器、 脱甲烷塔、 主换热

8、器、 氦气提浓塔、 氦气塔顶冷凝器和氦 气塔顶回流罐依次相连； 0007 氦气提浓塔塔底的液相出口依次与主换热器、 预冷器换热器、 膨胀机连接； 0008 氦气提浓塔塔底的液相出口依次与氦气提浓塔塔顶冷凝器、 主换热器连接； 0009 脱甲烷塔的液相出口与脱乙烷塔相连， 脱乙烷塔的气相出口依次与冷剂蒸发器、 脱乙烷塔顶回流罐相连； 0010 所述预冷换热器与单一冷剂制冷系统相连； 所述主换热器与混和冷剂制冷系统相 连。 0011 与现有技术相比， 本实用新型的优点是： 在保证外输产品天然气满足国家一类气 质标准的天然气高热值要求的前提下， 回收乙烷， C3+和氦气， 提升天然气经济价值， 实现

9、天 然气产品多元化。 并且回收得到的乙烷产品可作为乙烯的优质原料， 并且在一定程度少减 少了石脑油、 原油等其他乙烯原料气的用量， 而得到的氦气产品也可用于军工、 医疗、 科研、 石化、 医疗、 光电子产品的生产， 可在很大程度上带动下游产业。 0012 本实用新型设置两套独立的制冷系统， 可以根据原料气不同的气质条件做出相应 的调整， 因此具有适应范围广的特点。 0013 本实用新型中乙烷回收率高达90以上， 乙烷混烃回收率高达95以上， 氦气回 收率高达99以上。 说明书 1/3 页 3 CN 206666413 U 3 附图说明 0014 本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明， 其中

10、： 0015 图1是本装置的工艺原理流程图。 具体实施方式 0016 一种天然气中回收乙烷联产粗氦的装置， 如图1所示， 包括： 预冷换热器1、 低温分 离器2、 膨胀机3、 脱甲烷塔4、 脱甲烷塔塔底重沸器5、 脱乙烷塔6、 脱乙烷塔塔底重沸器7、 冷 剂蒸发器8、 脱乙烷塔塔顶回流罐9、 脱乙烷塔塔顶回流泵10、 单一冷剂制冷系统11、 主换热 器12、 氦气提浓塔13、 氦气提浓塔塔底蒸发器14、 氦气提浓塔塔顶冷凝器15、 氦气提浓塔塔 顶回流罐16、 氦气提浓塔塔顶回流泵17和混合冷剂制冷系统18。 其中： 0017 预冷换热器1依次与低温分离器2、 膨胀机3、 脱甲烷塔4和主换热器

11、12连接； 主换热 器12的天然气出口与脱甲烷塔4上部进口相连。 0018 低温分离器2出口的液相与脱甲烷塔4直接相连； 脱甲烷塔4出口的液相与脱乙烷 塔6直接相连； 脱乙烷塔6与冷剂蒸发器8、 脱乙烷塔顶回流罐9、 脱乙烷塔顶回流泵10依次相 连； 脱乙烷塔顶回流泵10的出口与脱乙烷塔6塔顶入口相连； 脱甲烷塔4底部设有脱甲烷塔 底重沸器5， 用于为脱甲烷塔4底部提供热量； 脱乙烷塔6底部设有脱乙烷塔底重沸器7， 用于 为脱乙烷塔6底部提供热量。 0019 脱甲烷塔4塔顶的气相出口分别与氦气提浓塔塔底蒸发器14和主换热器12相连， 主换热器12的天然气出口分别与脱甲烷塔4塔顶的进口和氦气提浓

12、塔13的进口相连。 氦气 提浓塔塔底蒸发器14的物流出口与氦气提浓塔13的进口相连。 氦气提浓塔13与氦气塔顶冷 凝器15、 氦气塔顶回流罐16、 氦气塔顶回流泵17依次相连； 氦气提浓塔塔顶回流泵17的出口 与氦气提浓塔13塔顶入口相连。 氦气提浓塔13底部设有氦气提浓塔塔底蒸发器14， 用于为 氦气提浓塔13底部提供热量； 单一冷剂制冷系统11与预冷换热器1相连， 用于为预冷换热器 1提供换热所需的冷量； 混合冷剂制冷系统18与主换热器12相连， 用于为主换热器12提供换 热所需的冷量。 0020 氦气提浓塔13塔底的液相出口依次与主换热器12、 预冷器换热器1、 膨胀机3连接； 氦气提浓

13、塔13塔底的液相出口依次与氦气提浓塔塔顶冷凝器15、 主换热器12连接。 0021 由于含乙烷和氦的原料天然气的预冷、 产品天然气的复热(冷量回收)在预冷换热 器1中进行， 因此预冷换热器1与单一冷剂制冷系统11相连， 为其提供不足的冷量。 预冷的原 料天然气和脱除C2+的天然气的冷凝， 脱出氦气的天然气的复热(冷量回收)均在主换热器 12中进行， 因此主换热器12与混和冷剂制冷系统18相连， 为其提供不足的冷量。 0022 本实用新型中与预冷换热器和主换热器相连的两个制冷系统为两个不同温位的 制冷系统， 两者独立， 互不干扰， 可在一定程度增加装置的稳定性。 0023 本实用新型中与预冷换热

14、器相连的单一冷剂制冷系统11中的单一冷剂是指常温 沸点在-35-60左右的制冷剂， 例如： 丙烷、 R134a、 氨等。 0024 本实用新型中与预冷换热器相连的混合冷剂制冷系统18中的混合冷剂是指常温 沸点在-70125左右的混合制冷剂， 其中主要含有： 甲烷、 乙烷、 乙烯、 丙烷、 丁烷、 戊烷 和氮气等。 说明书 2/3 页 4 CN 206666413 U 4 0025 本实用新型中脱甲烷塔、 脱乙烷塔和氦气提浓塔均分别设有重沸器。 0026 本实用新型中脱甲烷塔、 脱乙烷塔和氦气提浓塔可以是板式塔也可以是填料塔。 0027 本实用新型中脱乙烷塔底出来的液相为C3+， 可根据用户需求决定是否通过脱丁 烷塔分馏得到LPG产品和稳定轻烃产品外售， 也可以直接外售。 实现产品多元化。 说明书 3/3 页 5 CN 206666413 U 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 206666413 U 6