LNG轻烃回收工艺的设计与分析

LNG轻烃回收工艺的设计与分析

雷升涛

陕西延长石油天然气股份有限公司  陕西延安  716000

摘要：随着国内天然气消费量的增加，采取措施进口外国天然气以满足国内需求。大多数液化天然气进口来自澳大利亚和卡塔尔，但这两个地区生产大量乙烷和重汞。（例如C2+成分）在液化天然气的成分中，这些C2+成分会影响蒸发后气体的热点和汞点，导致许多安全和环境问题。鉴于气化后的液化天然气质量不足，有必要优化液化天然气收集站的轻精矿回收计划。此外，适当的轻汞回收计划可以提高液化天然气接收站的效率。本文对液化天然气轻烃回收工艺的设计进行了分析，以供参考。

关键词：LNG；轻烃回收；设计分析

引言

对于进口的液态天然气，乙烷、丙烷和其他含有C2+的轻质汞是回收轻质汞所必需的。为了优化从液化天然气中回收轻汞，国外已经开始发明专利，如US6941771B2和US2009/0211296A1作为轻汞回收专利的代表，具有峰值功能的液化天然气发明并提出了利用液化天然气冷却能回收轻汞的工艺。通常，这些液化天然气氦气分离工艺主要旨在提高液化天然气本身以及分离器、混合器、压缩机、闪蒸罐等设备的冷却性能。充分利用优化工艺，改变甲烷门、非门物料回流方式、完善物流换热网络等方法。根据液化天然气的物理和化学财产，应用重力接触技术、冷能利用原理、传热理论等理论，提出了一种改进的沿海液化天然气接收站轻汞回收工艺流程。这种改进的工艺提高了生产性能，同时降低了系统的能耗，这对液化天然气接收器的盈利能力至关重要。

1概述

自20世纪80年代美国天然气处理协会提出测量天然气传输和住宅热量的标准以来，能源测量在一些欧洲和北美国家得到了广泛应用。随着中国经济的快速发展，天然气消费量与日俱增，近五年来国内天然气消费增长率已达到10%。液化天然气作为全球能源贸易的原材料，其交易量仅次于石油，且需求持续增长。天然气作为一种常见的国际天然气交易方法，其能源计量和热值核算尚未在中国得到充分应用。在中国，除了香港、台湾、中国、中国和一些海上油田已经实现了出口天然气的能源计量外，国内天然气计量仍然是体积计量。随着在线测量和分析设备在中国的国产化和应用，可以预见，未来几年能源测量将在中国得到快速发展和应用。目前，国内外科学家对天然气的能量测量进行了广泛的研究。我们研究了天然气的能量测量以及流体模型和流量计算机技术的发展，以解决接收站能量测量的测量精度问题。我们进行了热力学天然气研究，设计并提出了一种新的能源测量系统，结果准确率为0.05%。提出了天然气能源计量在中国应用的可行性分析，指出中国需要建立一个天然气质量控制和能源计量的重点实验室。液化天然气接收站在能量测量模式下的产热适应过程研究。目前，我国对天然气能量测量的研究主要集中在15℃、101.325kPa工况下LNG卸船的能量测量。管网集团首次开展了液化天然气排放和加工出口的能源计量实践。

2特点

（1） 使用一些闪蒸蒸汽凝胶为脱甲烷塔提供回流，并对其进行精炼，以减少闪电造成的乙烷损失。（2） 传热过程中，脱乙烷塔的一侧用于提取液态甲烷和二甘醇塔的上部气体，不仅为脱乙烷塔上部气体提供冷凝，还预热了部分液态甲烷相，这降低了脱乙烷塔底板上的热负荷，并实现了冷能的适当利用。（3） 利用冷站利用原理，将雷电蒸汽和DecethantPower气体相继冷凝，提高了冷能效率。（4） 采用一种传热方法，将脱乙烷室内气体的预冷和过冷分离相，并使用乙烷对液相进行预冷、冷凝和回流，没有分离效果，可以有效降低内燃机在脱乙烷室内的热负荷。

3利用冷能的LNG轻烃回收技术研究

在冷凝过程中，必须首先对天然气进行冷却，以回收其轻质成分。随后，使用一系列精制塔将回收的微量元素分离并开采成每种成分不同沸点的天然气。由于原料液化天然气和液化天然气产品之间的热交换，液化天然气的温度升高，从而降低了炼油过程中的能源消耗。在多级换热器方案中，几个换热器可以实现原料LNG和LNG产品之间的传热过程，原料LNG经过压力和换热后进入分离器。在分离器中，进一步提取具有高分子馏分的甲烷流，并直接进入DHX塔。分离器获得的富乙烷气流经过处理后在Deethan闸门中进行处理。脱甲烷塔的上部产物在冷却后进入DHX塔。DHX塔顶部的产品由压缩机压缩，然后由热交换器冷却，得到液化天然气产品。在此过程中，在分离器、DHX塔和脱甲烷塔中安装了甲烷分离装置。通过脱乙烷塔回收乙烷。在DHX塔和脱甲烷塔之间放置冷却器，以降低脱甲烷塔顶部的产品温度，提高DHX塔的甲烷分离效率。分离器具有高摩尔含量的乙烷气流，并且产物集中在DHX塔的顶部作为冰箱中的冷源，从而在热交换过程中提高温度。

4工艺流程分析

4.1A工艺分析

A工艺中，利用压缩机提高甲烷气体压力，然后进入换热器与原料LNG进行换热，利用LNG冷能液化甲烷气体。A工艺主要包含3步：原料预热、脱甲烷和闪蒸分离。原料LNG经LNG增压泵加压后，在显冷、潜冷换热器内两级换热，升高温度后直接进入脱甲烷塔。在脱甲烷塔内，塔顶流出的气相甲烷出料在显冷换热器内利用原料LNG显冷换热部分液化后进入闪蒸塔，塔釜流出富含C2+的液态混合物。在闪蒸塔内，塔顶流出的气相甲烷出料经压缩机压缩，在潜冷换热器内利用原料LNG潜冷换热液化后加压输出。塔底流出的液相甲烷经脱甲烷塔进料泵加压、循环器循环后，再次进入脱甲烷塔循环使用。该工艺存在以下不足：只能分离得到气相甲烷，未继续进行乙烷分离，造成原料浪费；压缩机的使用会增大功耗，增加成本；液化后的原料LNG直接进入脱甲烷塔进行甲烷分离，导致脱甲烷塔再沸器负荷较大，功耗增加。

4.2b工艺分析

b工艺中，原料LNG在显冷、潜冷换热器内两级换热后分流，少量流股直接进入脱甲烷塔进行甲烷分离，大量流股（80%~90%）在换热器3内与压缩机压缩后的气相甲烷出料换热后进入闪蒸塔。b工艺主要包含3步：原料预热、闪蒸分离和脱甲烷。原料LNG经LNG增压泵加压，经显冷、潜冷换热器两级换热升温后分流，少量流股直接进入脱甲烷塔，大量流股在换热器HX3内换热升温后进入闪蒸塔进行气液分离。在闪蒸塔内，塔顶流出的气相甲烷出料、塔釜流出的富含甲烷液态混合物直接进入脱甲烷塔进行甲烷分离。在脱甲烷塔内，塔顶流出的气相甲烷出料，塔釜流出的富含C2+的液态混合物经换热器HX4换热后输出。脱甲烷塔塔顶的气相甲烷出料和闪蒸塔塔顶的气相甲烷出料混合后，经压缩机压缩，在换热器HX3和潜冷换热器经原料LNG的潜冷两级换热后分流，少量流股经换热、节流降压后作为调峰天然气使用，大量流股经泵加压、换热器换热后输出使用。该工艺存在以下不足：未进行乙烷回收；混合后的气相甲烷出料经压缩机压缩，导致压缩机功耗加大，不利于控制成本。

结束语

结论:1)基于P-R方程,建立了可用的LNG冷管的基本模型,并分析了温度,压力和甲醇分数对LNG冷却的影响。结果表明,Helium-LNG含有大量的冷却剂,而Helium环境条件的变化将引发LNG冷的释放。2)该方案具有较好的回收效果,乙烷回收率在97%以上,接近98%,而该方案中的乙烷损耗值相对较低,具有较高水平的乙烷效率,而液化天然气的冷能耗非常高。

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