CN203758166U - 一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：它包括一冷箱、一预冷系统和一重烃分离系统；预冷系统采用三级制冷为重烃分离系统中处理天然气和LPG提供冷量；采用此种工艺可以充分利用预冷单元的冷量，并利用高压天然气自身的压能，充分回收天然气中的重烃、提高了丙烷回收率，以达到较好的经济性。本实用新型的预冷系统和重烃分离系统内部设备紧凑且简单、流程阀件少且便于安装，因此极易应用于海上作业。因此，本实用新型可以广泛用于海洋生产环境的高压天然气的重烃回收。

Description

一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种重烃回收系统，特别是关于一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统。

背景技术

我国近海天然气探明储量丰富，然而相当一部分是深海气田、边际气田和低品位天然气资源。针对此类气源的开采，采用传统的海洋平台和海底管线等方式则会受到成本和技术的限制，因此通常采用LNG-FPSO（Liquefied Natural Gas-FloatingProduction Storage andOffloading unit，液化天然气-浮式生产储卸装置）。液化工艺是LNG-FPSO的核心技术之一，而重烃回收工艺为液化工艺中的重要环节。

液化工艺中天然气液化前，需要进行重烃回收工艺，否则可能在液化过程中因重烃冻结而堵塞设备。重烃分离工艺一般需要满足以下内容：1）脱重烃后的天然气进入液化单元之前，其中乙烷以上的组分含量满足液化工艺的要求；2）工艺运行稳定，波动性小；3）对不同气源的适应性强；4）尽量多的回收重烃，以提高装置的经济性；5）工艺简单，设备尽量少，占地面积小；6）安全可靠。陆上液化厂一般在预处理工艺中采用蒸馏法脱除重烃，采用脱乙烷塔和液化气塔来生产液化石油气，剩余少量的重烃在低温区分离去除。由于陆上工艺设备繁多、流程复杂、占地面积大而且不易安装，因此在海上适用性较差，限制了其在浮式生产船上的使用，不适用于海洋环境。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种利用预冷系统的冷量和天然气自身膨胀降温相结合的适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：它包括一冷箱、一预冷系统和一重烃分离系统；所述冷箱内设置六条用于换热的管路；所述预冷系统包括一低压分离器，所述低压分离器的入口和液相出口连接所述冷箱中第三管路的两端，所述低压分离器的气相出口依次连接一第一压缩机、一第一混合器、一第二压缩机、一第二混合器、一第三压缩机、一水冷器、一第一节流阀和一高压分离器；所述高压分离器的气相出口连接所述第二混合器的气相入口，所述高压分离器的液相出口连接一第一分流器；所述第一分流器的第一出口通过所述冷箱中第一管路连接所述高压分离器的入口，所述第一分流器的第二出口通过一第二节流阀连接一中压分离器；所述中压分离器的气相出口连接所述第一混合器的气相入口，所述中压分离器的液相出口连接一第二分流器；所述第二分流器的第一出口通过所述冷箱中第二管路连接所述中压分离器的入口，所述第二分流器的第二出口通过一第三节流阀连接所述低压分离器的入口；所述冷箱中第六管路的入口连接天然气管路，出口依次连接所述重烃分离系统中的一气液分离器、一天然气膨胀机和一接触塔；所述气液分离器的液相出口通过一第七节流阀和所述冷箱中第四管路连接所述接触塔的下部入口，所述接触塔的气相出口连接后续的液化单元，所述接触塔的液相出口通过一第四节流阀连接一脱乙烷塔的上部入口；所述脱乙烷塔的气相出口连接燃料气供站，所述脱乙烷塔的液相出口依次连接一第五节流阀和一脱丁烷塔的上部入口；所述脱丁烷塔的液相出口依次连接一冷却器、一第六节流阀和一NGL储罐；所述脱丁烷塔的气相出口连接一冷凝器，所述冷凝器出口一端连接回所述脱丁烷塔，另一端通过所述冷箱中第五管路和一第八节流阀连接一LPG储罐。

所述脱乙烷塔的液相出口先连接一第一再沸器，再通过所述第一再沸器的液相出口连接所述第五节流阀；所述第一再沸器的气相出口连接回所述脱乙烷塔。

所述脱丁烷塔的液相出口先连接一第二再沸器，再通过所述第二再沸器的液相出口连接所述冷却器。

所述天然气膨胀机为透平膨胀机。

所述冷箱为板翅式换热器。

所述水冷器中采用海水作为冷却媒介。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型利用预冷系统通过冷箱为重烃分离系统中处理天然气和LPG提供三级冷量，采用此种工艺可以充分利用预冷系统的冷量，并结合重烃分离系统中高压天然气自身的压能，使得重烃分离系统充分回收天然气中的重烃，提高了丙烷回收率以达到较好的经济性。本实用新型的重烃分离系统利用一个气液分离器、一个天然气膨胀机、一个接触塔、一个脱乙烷塔、一个脱丁烷塔和五个节流阀实现高压天然气的重烃分离，该重烃分离系统设备紧凑、简单，流程阀件少，因此极易应用于海上LNG-FPSO上。2、本实用新型中预冷系统中采用单一制冷剂进行内部循环，由此极大减少了很多辅助设备的启动时间，并且不仅可以省去制冷剂配比等操作，使得相对的控制结构简单化；而且当在海上工作遇到台风时，可以迅速停车提高生产效率。3、本实用新型系统不但对天然气的组份、温度、压力等条件不敏感，而且通过本实用新型系统提炼的产品均符合现有标准，因此本实用新型可以广泛用于海洋生产环境的高压天然气的重烃回收工艺。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程示意图

图2是本实用新型的冷箱内部示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型系统包括一冷箱10、一预冷系统20和一重烃分离系统40。

本实用新型的冷箱10内设置了六条用于换热的管路11、12、13、14、15、16。

本实用新型的预冷系统20包括低压分离器21、第一压缩机22、第一混合器23、第二压缩机24、第二混合器25、第三压缩机26、水冷器27、第一节流阀28、高压分离器29、第一分流器30、第二节流阀31、中压分离器32、第二分流器33和第三节流阀34。

低压分离器21的入口和液相出口连接冷箱10中第三管路13的两端，低压分离器21的气相出口依次连接第一压缩机22、第一混合器23、第二压缩机24、第二混合器25、第三压缩机26、水冷器27、第一节流阀28和高压分离器29；高压分离器29的气相出口连接第二混合器25的气相入口，高压分离器29的液相出口连接第一分流器30；第一分流器30的第一出口通过冷箱10中第一管路11连接高压分离器29的入口，第一分流器30的第二出口通过第二节流阀31连接中压分离器32；中压分离器32的气相出口连接第一混合器23的气相入口，中压分离器32的液相出口连接第二分流器33；第二分流器33的第一出口通过冷箱10中第二管路12连接中压分离器32的入口，第二分流器33的第二出口通过第三节流阀34连接低压分离器21的入口。

本实用新型的重烃分离系统40包括气液分离器41、天然气膨胀机42、接触塔43、第四节流阀44、脱乙烷塔45、第五节流阀46、脱丁烷塔47、冷却器48、第六节流阀49、NGL(Natural Gas Liquid，天然气凝液)储罐50、第七节流阀51、第八节流阀52和LPG（Liquefied Petroleum Gas，液化石油气）储罐53。

冷箱10中第六管路16的入口连接天然气管路，出口依次连接气液分离器41、天然气膨胀机42和接触塔43；气液分离器41的液相出口通过第七节流阀51和冷箱10中第四管路14连接接触塔43的下部入口，接触塔43的气相出口连接后续的液化单元，接触塔43的液相出口通过第四节流阀44连接脱乙烷塔45的上部入口；脱乙烷塔45的气相出口连接燃料气供站，脱乙烷塔45的液相出口依次连接第五节流阀46和脱丁烷塔47的上部入口；脱丁烷塔47的液相出口依次连接冷却器48、第六节流阀49和NGL储罐50；脱丁烷塔47的气相出口连接一常规的冷凝器54，冷凝器54出口一端连接回脱丁烷塔47，另一端通过冷箱10中第五管路15和第八节流阀52连接LPG储罐53。

上述实施例中，脱乙烷塔45的液相出口可以先连接一第一再沸器55，再通过第一再沸器55液相出口连接第五节流阀46，第一再沸器55的气相出口连接回脱乙烷塔45。脱丁烷塔47的液相出口可以先连接一第二再沸器56，再通过第二再沸器56液相出口连接冷却器48，第二再沸器56的气相出口连接回脱丁烷塔47。

上述实施例中，冷箱10可以采用板翅式换热器，预冷系统20内可以采用丙烷作为制冷剂，水冷器27中可以采用海水作为冷却媒介，天然气膨胀机42可以采用透平膨胀机。第一节流阀28、第二节流阀31、第三节流阀34、第四节流阀44、第五节流阀46、第六节流阀49、第七节流阀51、第八节流阀52采用J-T阀（焦耳-汤姆逊节流膨胀阀）。

本实用新型一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收工艺包括以下步骤：

1）在预冷系统20中，气液两相制冷剂经低压分离器21分离后，气相经第一压缩机22增压后进入第一混合器23，与从中压分离器32分离的气相混合进入第二压缩机24；经第二压缩机24增压后进入第二混合器25，与从高压分离器29分离的气相混合进入第三压缩机26；经第三压缩机26增压后进入水冷器27，经过水冷器27降温变成液相，经第一节流阀28降温降压变成气液两相的制冷剂进入高压分离器29；高压分离器29进行气液分离后，气相进入第二混合器25，液相进入第一分流器30，经过第一分流器30分流的一部分液相经由冷箱10中第一管路11提供冷量后进入高压分离器29，即为第一级制冷；

2）第一分流器30分流的另一部分液相经由第二节流阀31降温降压变成气液两相后进入中压分离器32；中压分离器32进行气液分离后，气相进入第一混合器23，液相进入第二分流器33，经过第二分流器33分流的一部分液相经由冷箱10中第二管路12提供冷量后进入中压分离器32，即为第二级制冷；

3）第二分流器33分流的另一部分液相经由第三节流阀34降温降压变成气液两相后进入低压分离器21；低压分离器21进行气液分离后，气相进入第一压缩机22，液相经由冷箱10中第三管路13提供冷量后进入低压分离器21，即为第三级制冷；

4）在重烃分离系统40中，天然气经由冷箱10的第六管路16进入冷箱10，经冷箱10预冷降温变成气液两相进入气液分离器41；

5）经气液分离器41分离出的液相经第七节流阀51降温降压后进入冷箱10中第四管路14，进行冷却后进入接触塔43的下部入口，经气液分离器41分离出的气相进入天然气膨胀机42；

6）经天然气膨胀机42降温降压后形成气液两相进入接触塔43，在接触塔43的气相出口得到脱除重烃的天然气进入后续的液化单元，接触塔43底部的液相重烃经第四节流阀44降压后进入脱乙烷塔45；

7）在脱乙烷塔45的塔顶得到去除重烃的乙烷进入燃料气供站，脱乙烷塔45的液相经第一再沸器55再次加热生成气液两相，气相回流至脱乙烷塔45中再次进行脱乙烷处理，液相流经第五节流阀46降压后进入脱丁烷塔47；

8）在脱丁烷塔47的气相出口得到的气相经冷凝器54冷凝一部分液相再次回流至脱丁烷塔47中再次进行脱丁烷处理，另一部分液相进入冷箱10中第五管路15冷却降温后，经第八节流阀52降压处理后进入LPG储罐53存储。脱丁烷塔47下部的液相经第二再沸器56再次加热生成气液两相，气相回流至脱丁烷塔47中再次进行脱丁烷处理，液相流经冷却器48冷却降温、第六节流阀49降压后进入NGL储罐50存储。

如图2所示，在冷箱10内部示意图中，61～62为制冷剂节流后在冷箱10中制冷天然气和LPG的一级制冷过程。63～64为制冷剂节流后在冷箱10中制冷天然气和LPG的二级制冷过程。65～66为制冷剂节流后在冷箱10中制冷天然气和LPG的三级制冷过程。67～68为经气液分离器41分离的液相天然气经第七节流阀51降温降压后在冷箱10中的制冷过程。69～70为天然气在冷箱10中被冷却的过程。71～72为LPG在冷箱10中被冷却的过程。

下面列举一具体实施例：

1）在预冷系统20中，制冷剂采用丙烷。气液两相的丙烷经低压分离器21分离后，气相经第一压缩机22增压至-5.2℃、0.29MPa后进入第一混合器23，与从中压分离器32分离的气相混合进入第二压缩机24；经第二压缩机24增压至15.9℃、0.55MPa后进入第二混合器25，与从高压分离器29分离的气相混合后进入第三压缩机26；经第三压缩机26增压至52.2℃、1.36MPa后进入水冷器27，经过水冷器27冷却降温31℃后，丙烷全部液化，经第一节流阀28降温降压至5℃、0.55MPa的气液两相丙烷进入高压分离器29；高压分离器29进行气液分离后，气相进入第二混合器25，液相进入第一分流器30，经过第一分流器30分流的一部分液相经由冷箱10中第一管路11提供冷量后进入高压分离器29，即为第一级制冷；

2）第一分流器30分流的另一部分液相经由第二节流阀31降温降压至-15℃、0.29MPa的气液两相进入中压分离器32；中压分离器32进行气液分离后，气相进入第一混合器23，液相进入第二分流器33，经过第二分流器33分流的一部分液相经由冷箱10中第二管路12提供冷量后进入中压分离器32，即为第二级制冷；

3）第二分流器33分流的另一部分液相经由第三节流阀34降温降压至-36℃、0.13MPa的气液两相进入低压分离器21；低压分离器21进行气液分离后，气相进入第一压缩机22，液相经由冷箱10中第三管路13提供冷量后进入低压分离器21，即为第三级制冷；

4）在重烃分离系统中，脱酸脱水后36℃、7.17MPa天然气经由冷箱10的第六管路16进入冷箱10，经冷箱10预冷降温成为-32℃、7.12MPa的气液两相进入气液分离器41；

5）经气液分离器41分离出的液相经第七节流阀51降温降压至-40.24℃、4.7MPa后进入冷箱10中第四管路14，进行冷却复温后温度升至31℃、降压至4.65MPa后进入接触塔43的下部入口，经气液分离器41分离出的气相进入天然气膨胀机42；

6）经天然气膨胀机42降温降压后-55.54℃、4.5MPa形成气液两相进入接触塔43，在接触塔43的气相出口得到-56.26℃、4.4MPa脱除重烃的天然气进入后续的液化单元，接触塔43底部的-20.45℃、4.45MPa液相重烃经第四节流阀44降压2.95MPa后进入脱乙烷塔45；

7）在脱乙烷塔45的塔顶得到去除重烃的乙烷进入燃料气供站，脱乙烷塔45的液相经第一再沸器55再次加热生成气液两相，气相回流至脱乙烷塔45中再次进行脱乙烷处理，128.2℃、2.9MPa的液相流经第五节流阀46降压至0.65MPa后进入脱丁烷塔47；

8）在脱丁烷塔47的气相出口得到的气相，经冷凝器54冷凝一部分液相再次回流至脱丁烷塔47，另一部分18.11℃、0.55MPa液相进入冷箱10中第五管路15冷却降温至-32℃，经第八节流阀52降压至0.12MPa后进入LPG储罐53存储。脱丁烷塔47下部的液相经第二再沸器56再次加热生成气液两相，气相回流至脱丁烷塔47中再次进行脱丁烷处理，125℃、0.6MPa的液相流经冷却器48降温冷却至-32℃、第六节流阀49降压至0.12MPa后进入NGL储罐50存储。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：它包括一冷箱、一预冷系统和一重烃分离系统；

所述冷箱内设置六条用于换热的管路；

所述预冷系统包括一低压分离器，所述低压分离器的入口和液相出口连接所述冷箱中第三管路的两端，所述低压分离器的气相出口依次连接一第一压缩机、一第一混合器、一第二压缩机、一第二混合器、一第三压缩机、一水冷器、一第一节流阀和一高压分离器；所述高压分离器的气相出口连接所述第二混合器的气相入口，所述高压分离器的液相出口连接一第一分流器；所述第一分流器的第一出口通过所述冷箱中第一管路连接所述高压分离器的入口，所述第一分流器的第二出口通过一第二节流阀连接一中压分离器；所述中压分离器的气相出口连接所述第一混合器的气相入口，所述中压分离器的液相出口连接一第二分流器；所述第二分流器的第一出口通过所述冷箱中第二管路连接所述中压分离器的入口，所述第二分流器的第二出口通过一第三节流阀连接所述低压分离器的入口；

所述冷箱中第六管路的入口连接天然气管路，出口依次连接所述重烃分离系统中的一气液分离器、一天然气膨胀机和一接触塔；所述气液分离器的液相出口通过一第七节流阀和所述冷箱中第四管路连接所述接触塔的下部入口，所述接触塔的气相出口连接后续的液化单元，所述接触塔的液相出口通过一第四节流阀连接一脱乙烷塔的上部入口；所述脱乙烷塔的气相出口连接燃料气供站，所述脱乙烷塔的液相出口依次连接一第五节流阀和一脱丁烷塔的上部入口；所述脱丁烷塔的液相出口依次连接一冷却器、一第六节流阀和一NGL储罐；所述脱丁烷塔的气相出口连接一冷凝器，所述冷凝器出口一端连接回所述脱丁烷塔，另一端通过所述冷箱中第五管路和一第八节流阀连接一LPG储罐。

2.如权利要求1所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述脱乙烷塔的液相出口先连接一第一再沸器，再通过所述第一再沸器的液相出口连接所述第五节流阀；所述第一再沸器的气相出口连接回所述脱乙烷塔。

3.如权利要求1所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述脱丁烷塔的液相出口先连接一第二再沸器，再通过所述第二再沸器的液相出口连接所述冷却器。

4.如权利要求2所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述脱丁烷塔的液相出口先连接一第二再沸器，再通过所述第二再沸器的液相出口连接所述冷却器。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统， 其特征在于：所述天然气膨胀机为透平膨胀机。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述冷箱为板翅式换热器。

7.如权利要求5所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述冷箱为板翅式换热器。

8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述水冷器中采用海水作为冷却媒介。

9.如权利要求5所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述水冷器中采用海水作为冷却媒介。

10.如权利要求6所述的一种适用于海上的天然气膨胀重烃回收系统，其特征在于：所述水冷器中采用海水作为冷却媒介。