一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统及工艺的制作方法
一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及富含甲烷的烃类气体的液化与轻烃分离一体化集成工艺，特别是涉及天然气液化与凝析油脱除及乙烷/丙烷冷剂生产的工艺系统和方法。
【背景技术】
[0002]现有烃分离技术(专利CN103031169)，原料天然气经预冷后从主换热冷箱抽出，采用重烃分离罐进行重烃分离，分离出丙烷、丁烷等较重的组分;或采用重烃洗涤塔直接对原料天然气进行洗涤脱除重烃，原料气从塔底进入、重烃洗涤液从塔顶喷淋，脱除重烃后的气相再进入主换热冷箱进行液化。第一种方法分离烃，轻重组分分离程度低，需再设置重烃稳定设施解决重烃储存问题，并且不能生产冷剂;第二种方法，洗涤塔直接洗涤原料气，对于高压原料气会造成较大压力损失，致使天然气液化能耗会显着增加。
[0003]另外，现在还有一种前置轻烃分离方法。在天然气经过脱酸、脱水、脱汞净化处理后，通过自身膨胀/节流制冷，脱甲烷塔进行进出料换热，甲烷分离后再重新加压送往液化单元，较重组分再进入下游脱乙烷、脱丙烷塔和脱丁烷塔进行深度烃分离。该方法流程长、设备多、控制复杂。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统及工艺，用以克服现有技术中流程长、设备多、控制复杂等问题。
[0005]为达到上述目的，本发明提供了一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，包括:MR1预冷系统设备、MR2液化系统设备、洗涤塔系统设备、脱乙烷塔系统设备、脱丙烷塔系统设备、脱丁烷塔系统设备和原料天然气侧的设备，其中:
[0006]MR1预冷系统设备包含:离心式MR1冷剂压缩机、第一压缩机出口冷却器/级间冷却器、第一缓冲罐、第一节流阀或第一膨胀机、第一气液分离罐；
[0007]MR2液化系统设备包含:离心式MR2冷剂压缩机、第二压缩机出口冷却器/级间冷却器、第二缓冲罐、第二节流阀或第二膨胀机、第二气液分离罐；
[0008]原料天然气侧的设备包含:主换热冷箱、洗涤塔、洗涤塔回流罐，乙烷返回栗、LPG返回栗、第三节流阀或第三膨胀机；
[0009]洗涤塔系统设备包含:洗涤塔、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔再沸器、第四节流阀或第四膨胀机；
[0010]脱乙烷系统设备包含:脱乙烷塔、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔再沸器、乙烷回注栗/产品抽出栗、第五节流阀或第五膨胀机；
[0011]脱丙烷系统设备包含:脱丙烷塔、脱丙烷塔冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔再沸器、第六节流阀或第六膨胀机；
[0012]脱丁烷系统设备包含:脱丁烷塔、脱丁烷塔冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔再沸器、脱丁烷塔塔底冷却器、第七节流阀或第七膨胀机；
[0013]其中，MR1深冷冷剂循环回路包括依次流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第一节流阀再返回冷箱、MR1压缩机二段入口分离罐、MR1压缩机的回路，以及流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第二节流阀再返回冷箱、MR1压缩机一段入口分离罐、MR1压缩机的回路；
[0014]MR2深冷冷剂循环回路包括依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第三节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分离罐、MR2压缩机的回路，以及依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第四节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分尚罐、MR2压缩机的回路；
[0015]轻烃分离工艺路径包括依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、乙烷输送栗、冷箱或储存罐的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔的路径，以及依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、冷箱、LNG产品储存罐的路径；
[0016]天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；
[0017]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0018]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至主换热冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
[0019]进一步地，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。也可以是绕管式换热器。
[0020]进一步地，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0021]进一步地，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0022]进一步地，所述冷箱与洗涤塔之间的管线、所述洗涤塔与所述脱乙烷塔之间的管线、所述脱乙烷塔与所述脱丙烷塔之间的管线、所述脱丙烷塔与所述脱丁烷塔之间的管线、所述脱丁烷塔与所述凝析油产品冷却器之间的管线、所述脱丙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线、所述脱乙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线以及所述冷箱与所述LNG产品储存罐之间的管线上分别设置有控制阀。
[0023]为达到上述目的，本发明还提供了一种用于上述天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统的工艺，包括以下步骤:
[0024]天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；
[0025]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0026]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
[0027]进一步地，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。
[0028]进一步地，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0029]进一步地，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0030]本发明提供了解决混合冷剂制冷天然气液化和轻烃分离一体化集成的工艺系统和方法，适合各种天然气类型，如气藏气、凝析气、页岩气、煤层气、油田伴生气等，避免重烃冻结堵塞低温设备、管线、阀门，引起装置操作问题或LNG产品不合格。另外，实现在生产LNG产品过程中同时生产冷剂乙烷和丙烷(工厂自用或作为产品外销)以及生产LPG产品。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明一个实施例的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统示意图。
[0033]【附图说明】:
[0034]1-MR1压缩机，2-MR1冷凝器，3-MR1出口缓冲罐，4-MR1速冷器，5-MR1压缩机一段入口分离罐，6-MR1压缩机二段入口分离罐，7-MR2压缩机，8-MR2压缩机后冷却器，9-MR2气液分离罐，10-MR2压缩机入口分离罐，11-冷箱(板翅式换热器)，12_洗涤塔(脱甲烷塔)，13_洗涤塔再沸器，14-洗涤塔回流罐，15-洗涤塔回流栗，16-脱乙烷塔，17-脱乙烷塔再沸器，18-脱乙烷塔回流罐，19-脱乙烷塔回流栗，20-乙烷输送栗，21-脱丙烷塔，22-脱丙烷塔再沸器，23-脱丙烷塔塔顶冷却器，24-脱丙烷塔回流罐，25-脱丙烷塔回流栗，26-脱丁烷塔，27-脱丁烷塔再沸器，28-脱丁烷塔冷却器，29-脱丁烷塔回流罐，30-脱丁烷塔回流栗，31-凝析油产品冷却器，32-第一节流阀(J-T阀)，33-第二节流阀(J-T阀)，34-第三节流阀(J-T阀)，35-第四节流阀(J-T阀)，36-第一控制器，37-第二控制阀，38-第三控制阀，39-第四控制阀，40-第五控制阀，41-第六控制阀，42-第七控制阀，43-第八控制阀，44-第九控制阀。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]图1为本发明一个实施例的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统示意图。如图所示，天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统包括:MR1预冷系统设备、MR2液化系统设备、洗涤塔系统设备、脱乙烷塔系统设备、脱丙烷塔系统设备、脱丁烷塔系统设备和原料天然气侧的设备，其中:
[0037]MR1预冷系统设备包含:离心式MR1冷剂压缩机、第一压缩机出口冷却器/级间冷却器、第一缓冲罐、第一节流阀或第一膨胀机、第一气液分离罐；
[0038]MR2液化系统设备包含:离心式MR2冷剂压缩机、第二压缩机出口冷却器/级间冷却器、第二缓冲罐、第二节流阀或第二膨胀机、第二气液分离罐；
[0039]原料天然气侧的设备包含:主换热冷箱、洗涤塔、洗涤塔回流罐，乙烷返回栗、LPG返回栗、第三节流阀或第三膨胀机；
[0040]洗涤塔系统设备包含:洗涤塔、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔再沸器、第四节流阀或第四膨胀机；
[0041]脱乙烷系统设备包含:脱乙烷塔、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔再沸器、乙烷回注栗/产品抽出栗、第五节流阀或第五膨胀机；
[0042]脱丙烷系统设备包含:脱丙烷塔、脱丙烷塔冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔再沸器、第六节流阀或第六膨胀机；
[0043]脱丁烷系统设备包含:脱丁烷塔、脱丁烷塔冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔再沸器、脱丁烷塔塔底冷却器、第七节流阀或第七膨胀机；
[0044]其中，MR1深冷冷剂循环回路包括依次流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第一节流阀再返回冷箱、MR1压缩机二段入口分离罐、MR1压缩机的回路，以及流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第二节流阀再返回冷箱、MR1压缩机一段入口分离罐、MR1压缩机的回路；
[0045]MR2深冷冷剂循环回路包括依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第三节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分离罐、MR2压缩机的回路，以及依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第四节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分尚罐、MR2压缩机的回路；
[0046]轻烃分离工艺路径包括依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、乙烷输送栗、冷箱或储存罐的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔的路径，以及依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、冷箱、LNG产品储存罐的路径；
[0047]天然气经预冷后(-40?_60°C)气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段(< -45°C);
[0048]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0049]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回冷箱一同液化生产LNG(-130?-160°C)。
[0050]上述实施例中，采用双循环混合冷剂制冷系统，有两个独立的制冷循环MR1和MR2，MR1制冷循环产生 的冷量用来冷却MR2、原料天然气和脱乙烷塔顶返回气;MR2制冷循环产生的冷量用来液化原料天然气，并为洗涤塔(脱甲烷塔)冷回流提供冷量;天然气脱烃采用洗涤塔(脱甲烷)、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔顺序精馏，上一级塔的塔底出料作为下一级塔的进料，中间无换热器设备;洗涤塔和脱乙烷塔塔顶均不单独设计冷却器，与主换热冷箱进行换热匹配。
[0051]例如，上述主换热冷箱可以采用真空钎焊铝制板翅式换热器。也可以采用绕管式换热器。
[0052]例如，上述洗涤塔在高压下操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0053]例如，上述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分可以为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0054]例如，冷箱与洗涤塔之间的管线、洗涤塔与脱乙烷塔之间的管线、脱乙烷塔与脱丙烷塔之间的管线、脱丙烷塔与脱丁烷塔之间的管线、脱丁烷塔与凝析油产品冷却器之间的管线、脱丙烷塔回流栗与冷箱之间的管线、脱乙烷塔回流栗与冷箱之间的管线以及冷箱与LNG产品储存罐之间的管线上分别设置有控制阀。
[0055]本发明的上述实施例实现了以下有益效果:
[0056]采用混合冷剂可以根据原料天然气的组成、温压、外部环境温度、洗涤塔(脱甲烷)和脱乙烷冷负荷等因素进行调整混合冷剂的配比，以确定适合的组成和配比，从而确定天然气的冷却和液化温度、重烃的分离温度、LNG产品的组成和温度，以获得最佳的冷剂配比、冷剂压缩机的进出口压力，使得制冷系统的效率最高、能耗最低、操作稳定可靠；
[0057]洗涤塔(脱甲烷)、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔顺序精馏，优化塔压和塔的进料位置，实现前塔塔底的出料作为下一级塔的进料节流后无需换热(饱和进料或气液两相混合进料)，流程简化并使各塔的塔底热负荷降低，从而降低了整体的系统运行能耗；
[0058]洗涤塔在较高压力下操作(4.0?5.5MPaG)，尽量减少天然气的压力损失，降低天然气返回主换热冷箱进行液化所需的能耗；
[0059]洗涤塔的冷回流与脱乙烷塔的冷回流均利用主换热冷箱中混合冷剂所提供的冷量，集成换热，减少系统内换热设备数量；
[0060]脱乙烷塔从塔顶产出乙烷，乙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需乙烷冷剂外购，剩余低温乙烷栗送返回主换热冷箱液化区生产LNG产品；
[0061 ]脱丙烷塔从塔顶产出丙烷，丙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需丙烷冷剂外购；剩余丙烷可与丁烷混合作为LPG产品，也可以栗送返回主换热冷箱生产LNG产品，增加LNG产量和调节LNG产品热值；
[0062]脱丁烷塔从塔顶产出丁烷，丁烷单独作为产品，也可与丙烷混合作为LPG产品，还可以栗送返回主换热冷箱，经预冷后并入甲烷和乙烷流股，在主换热冷箱中液化过冷生产LNG产品，起到增加LNG产量和调节LNG产品热值的作用；
[0063]四塔烃分离顺序精馏流程除生产乙烷/丙烷冷剂和LPG产品外，还脱除凝析油(C5+ )，避免天然气在后续的低温液化区冻堵主换热冷箱等关键设备，并回收一定量的凝析油(C5+)产品。
[0064]与上述系统实施例相适应，本发明还提供了一种用于上述天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统的工艺，包括以下步骤:
[0065]天然气经预冷后气液两相从冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；
[0066]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0067]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
[0068]例如，上述主换热冷箱可以采用真空钎焊铝制板翅式换热器。
[0069]例如，上述洗涤塔在高压下操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0070]例如，上述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分可以为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0071]本发明的上述实施例实现了以下有益效果:
[0072]采用混合冷剂可以根据原料天然气的组成、温压、外部环境温度、洗涤塔(脱甲烷)和脱乙烷冷负荷等因素进行调整混合冷剂的配比，以确定适合的组成和配比，从而确定天然气的冷却和液化温度、重烃的分离温度、LNG产品的组成和温度，以获得最佳的冷剂配比、冷剂压缩机的进出口压力，使得制冷系统的效率最高、能耗最低、操作稳定可靠；
[0073]洗涤塔(脱甲烷)、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔顺序精馏，优化塔压和塔的进料位置，实现前塔塔底的出料作为下一级塔的进料节流后无需换热(饱和进料或气液两相混合进料)，流程简化并使各塔的塔底热负荷降低，从而降低了整体的系统运行能耗；
[0074]洗涤塔在较高压力下操作(4.0?5.5MPaG)，尽量减少天然气的压力损失，降低天然气返回主换热冷箱进行液化所需的能耗；
[0075]洗涤塔的冷回流与脱乙烷塔的冷回流均利用冷箱中混合冷剂所提供的冷量，集成换热，减少系统内换热设备数量；
[0076]脱乙烷塔从塔顶产出乙烷，乙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需乙烷冷剂外购，剩余低温乙烷栗送返回主换热冷箱液化区生产LNG产品；
[0077]脱丙烷塔从塔顶产出丙烷，丙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需丙烷冷剂外购；剩余丙烷可与丁烷混合作为LPG产品，也可以栗送返回主换热冷箱生产LNG产品，增加LNG产量和调节LNG产品热值；
[0078]脱丁烷塔从塔顶产出丁烷，丁烷单独作为产品，也可与丙烷混合作为LPG产品，还可以栗送返回主换热冷箱，经预冷后并入甲烷和乙烷流股，在主换热冷箱中液化过冷生产LNG产品，起到增加LNG产量和调节LNG产品热值的作用；
[0079]四塔烃分离顺序精馏流程除生产乙烷/丙烷冷剂和LPG产品外，还脱除凝析油(C5+ )，避免天然气在后续的低温液化区冻堵主换热冷箱等关键设备，并回收一定量的凝析油(C5+)产品。
[0080]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0081]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0082]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，包括:MR1预冷系统设备、MR2液化系统设备、洗涤塔系统设备、脱乙烷塔系统设备、脱丙烷塔系统设备、脱丁烷塔系统设备和原料天然气侧的设备，其中: MR1预冷系统设备包含:离心式MR1冷剂压缩机、第一压缩机出口冷却器/级间冷却器、第一缓冲罐、第一节流阀或第一膨胀机、第一气液分离罐； MR2液化系统设备包含:离心式MR2冷剂压缩机、第二压缩机出口冷却器/级间冷却器、第二缓冲罐、第二节流阀或第二膨胀机、第二气液分离罐； 原料天然气侧的设备包含:主换热冷箱、洗涤塔、洗涤塔回流罐，乙烷返回栗、LPG返回栗、第三节流阀或第三膨胀机； 洗涤塔系统设备包含:洗涤塔、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔再沸器、第四节流阀或第四膨胀机； 脱乙烷系统设备包含:脱乙烷塔、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔再沸器、乙烷回注栗/产品抽出栗、第五节流阀或第五膨胀机； 脱丙烷系统设备包含:脱丙烷塔、脱丙烷塔冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔再沸器、第六节流阀或第六膨胀机； 脱丁烷系统设备包含:脱丁烷塔、脱丁烷塔冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔再沸器、脱丁烷塔塔底冷却器、第七节流阀或第七膨胀机； 其中，MR1深冷冷剂循环回路包括依次流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第一节流阀再返回冷箱、MR1压缩机二段入口分离罐、MR1压缩机的回路，以及流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第二节流阀再返回冷箱、MR1压缩机一段入口分离罐、MR1压缩机的回路； MR2深冷冷剂循环回路包括依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第三节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分离罐、MR2压缩机的回路，以及依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第四节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分尚罐、MR2压缩机的回路； 轻烃分离工艺路径包括依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、乙烷输送栗、冷箱或储存罐的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔的路径，以及依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、冷箱、LNG产品储存罐的路径； 天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段； 洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段； 丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至主换热冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。2.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。3.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。4.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。5.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述冷箱与洗涤塔之间的管线、所述洗涤塔与所述脱乙烷塔之间的管线、所述脱乙烷塔与所述脱丙烷塔之间的管线、所述脱丙烷塔与所述脱丁烷塔之间的管线、所述脱丁烷塔与所述凝析油产品冷却器之间的管线、所述脱丙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线、所述脱乙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线以及所述冷箱与所述LNG产品储存罐之间的管线上分别设置有控制阀。6.—种用于如权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统的工艺，其特征在于，包括以下步骤: 天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段； 洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段； 丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至主换热冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG09.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷(或乙烯)、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
【专利摘要】本发明公开一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统及工艺，该工艺包括：天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过泵加压送至主换热冷箱液化段；丙烷和丁烷分别经丙烷泵和丁烷泵增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
【IPC分类】F25J3/02
【公开号】CN105486034
【申请号】CN201610006986
【发明人】王红, 白改玲, 宋媛玲, 吴笛, 林畅
【申请人】中国寰球工程公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月5日
【技术领域】
[0001]本发明涉及富含甲烷的烃类气体的液化与轻烃分离一体化集成工艺，特别是涉及天然气液化与凝析油脱除及乙烷/丙烷冷剂生产的工艺系统和方法。
【背景技术】
[0002]现有烃分离技术(专利CN103031169)，原料天然气经预冷后从主换热冷箱抽出，采用重烃分离罐进行重烃分离，分离出丙烷、丁烷等较重的组分;或采用重烃洗涤塔直接对原料天然气进行洗涤脱除重烃，原料气从塔底进入、重烃洗涤液从塔顶喷淋，脱除重烃后的气相再进入主换热冷箱进行液化。第一种方法分离烃，轻重组分分离程度低，需再设置重烃稳定设施解决重烃储存问题，并且不能生产冷剂;第二种方法，洗涤塔直接洗涤原料气，对于高压原料气会造成较大压力损失，致使天然气液化能耗会显着增加。
[0003]另外，现在还有一种前置轻烃分离方法。在天然气经过脱酸、脱水、脱汞净化处理后，通过自身膨胀/节流制冷，脱甲烷塔进行进出料换热，甲烷分离后再重新加压送往液化单元，较重组分再进入下游脱乙烷、脱丙烷塔和脱丁烷塔进行深度烃分离。该方法流程长、设备多、控制复杂。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统及工艺，用以克服现有技术中流程长、设备多、控制复杂等问题。
[0005]为达到上述目的，本发明提供了一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，包括:MR1预冷系统设备、MR2液化系统设备、洗涤塔系统设备、脱乙烷塔系统设备、脱丙烷塔系统设备、脱丁烷塔系统设备和原料天然气侧的设备，其中:
[0006]MR1预冷系统设备包含:离心式MR1冷剂压缩机、第一压缩机出口冷却器/级间冷却器、第一缓冲罐、第一节流阀或第一膨胀机、第一气液分离罐；
[0007]MR2液化系统设备包含:离心式MR2冷剂压缩机、第二压缩机出口冷却器/级间冷却器、第二缓冲罐、第二节流阀或第二膨胀机、第二气液分离罐；
[0008]原料天然气侧的设备包含:主换热冷箱、洗涤塔、洗涤塔回流罐，乙烷返回栗、LPG返回栗、第三节流阀或第三膨胀机；
[0009]洗涤塔系统设备包含:洗涤塔、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔再沸器、第四节流阀或第四膨胀机；
[0010]脱乙烷系统设备包含:脱乙烷塔、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔再沸器、乙烷回注栗/产品抽出栗、第五节流阀或第五膨胀机；
[0011]脱丙烷系统设备包含:脱丙烷塔、脱丙烷塔冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔再沸器、第六节流阀或第六膨胀机；
[0012]脱丁烷系统设备包含:脱丁烷塔、脱丁烷塔冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔再沸器、脱丁烷塔塔底冷却器、第七节流阀或第七膨胀机；
[0013]其中，MR1深冷冷剂循环回路包括依次流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第一节流阀再返回冷箱、MR1压缩机二段入口分离罐、MR1压缩机的回路，以及流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第二节流阀再返回冷箱、MR1压缩机一段入口分离罐、MR1压缩机的回路；
[0014]MR2深冷冷剂循环回路包括依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第三节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分离罐、MR2压缩机的回路，以及依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第四节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分尚罐、MR2压缩机的回路；
[0015]轻烃分离工艺路径包括依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、乙烷输送栗、冷箱或储存罐的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔的路径，以及依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、冷箱、LNG产品储存罐的路径；
[0016]天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；
[0017]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0018]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至主换热冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
[0019]进一步地，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。也可以是绕管式换热器。
[0020]进一步地，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0021]进一步地，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0022]进一步地，所述冷箱与洗涤塔之间的管线、所述洗涤塔与所述脱乙烷塔之间的管线、所述脱乙烷塔与所述脱丙烷塔之间的管线、所述脱丙烷塔与所述脱丁烷塔之间的管线、所述脱丁烷塔与所述凝析油产品冷却器之间的管线、所述脱丙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线、所述脱乙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线以及所述冷箱与所述LNG产品储存罐之间的管线上分别设置有控制阀。
[0023]为达到上述目的，本发明还提供了一种用于上述天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统的工艺，包括以下步骤:
[0024]天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；
[0025]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0026]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
[0027]进一步地，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。
[0028]进一步地，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0029]进一步地，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0030]本发明提供了解决混合冷剂制冷天然气液化和轻烃分离一体化集成的工艺系统和方法，适合各种天然气类型，如气藏气、凝析气、页岩气、煤层气、油田伴生气等，避免重烃冻结堵塞低温设备、管线、阀门，引起装置操作问题或LNG产品不合格。另外，实现在生产LNG产品过程中同时生产冷剂乙烷和丙烷(工厂自用或作为产品外销)以及生产LPG产品。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明一个实施例的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统示意图。
[0033]【附图说明】:
[0034]1-MR1压缩机，2-MR1冷凝器，3-MR1出口缓冲罐，4-MR1速冷器，5-MR1压缩机一段入口分离罐，6-MR1压缩机二段入口分离罐，7-MR2压缩机，8-MR2压缩机后冷却器，9-MR2气液分离罐，10-MR2压缩机入口分离罐，11-冷箱(板翅式换热器)，12_洗涤塔(脱甲烷塔)，13_洗涤塔再沸器，14-洗涤塔回流罐，15-洗涤塔回流栗，16-脱乙烷塔，17-脱乙烷塔再沸器，18-脱乙烷塔回流罐，19-脱乙烷塔回流栗，20-乙烷输送栗，21-脱丙烷塔，22-脱丙烷塔再沸器，23-脱丙烷塔塔顶冷却器，24-脱丙烷塔回流罐，25-脱丙烷塔回流栗，26-脱丁烷塔，27-脱丁烷塔再沸器，28-脱丁烷塔冷却器，29-脱丁烷塔回流罐，30-脱丁烷塔回流栗，31-凝析油产品冷却器，32-第一节流阀(J-T阀)，33-第二节流阀(J-T阀)，34-第三节流阀(J-T阀)，35-第四节流阀(J-T阀)，36-第一控制器，37-第二控制阀，38-第三控制阀，39-第四控制阀，40-第五控制阀，41-第六控制阀，42-第七控制阀，43-第八控制阀，44-第九控制阀。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]图1为本发明一个实施例的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统示意图。如图所示，天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统包括:MR1预冷系统设备、MR2液化系统设备、洗涤塔系统设备、脱乙烷塔系统设备、脱丙烷塔系统设备、脱丁烷塔系统设备和原料天然气侧的设备，其中:
[0037]MR1预冷系统设备包含:离心式MR1冷剂压缩机、第一压缩机出口冷却器/级间冷却器、第一缓冲罐、第一节流阀或第一膨胀机、第一气液分离罐；
[0038]MR2液化系统设备包含:离心式MR2冷剂压缩机、第二压缩机出口冷却器/级间冷却器、第二缓冲罐、第二节流阀或第二膨胀机、第二气液分离罐；
[0039]原料天然气侧的设备包含:主换热冷箱、洗涤塔、洗涤塔回流罐，乙烷返回栗、LPG返回栗、第三节流阀或第三膨胀机；
[0040]洗涤塔系统设备包含:洗涤塔、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔再沸器、第四节流阀或第四膨胀机；
[0041]脱乙烷系统设备包含:脱乙烷塔、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔再沸器、乙烷回注栗/产品抽出栗、第五节流阀或第五膨胀机；
[0042]脱丙烷系统设备包含:脱丙烷塔、脱丙烷塔冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔再沸器、第六节流阀或第六膨胀机；
[0043]脱丁烷系统设备包含:脱丁烷塔、脱丁烷塔冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔再沸器、脱丁烷塔塔底冷却器、第七节流阀或第七膨胀机；
[0044]其中，MR1深冷冷剂循环回路包括依次流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第一节流阀再返回冷箱、MR1压缩机二段入口分离罐、MR1压缩机的回路，以及流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第二节流阀再返回冷箱、MR1压缩机一段入口分离罐、MR1压缩机的回路；
[0045]MR2深冷冷剂循环回路包括依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第三节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分离罐、MR2压缩机的回路，以及依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第四节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分尚罐、MR2压缩机的回路；
[0046]轻烃分离工艺路径包括依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、乙烷输送栗、冷箱或储存罐的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔的路径，以及依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、冷箱、LNG产品储存罐的路径；
[0047]天然气经预冷后(-40?_60°C)气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段(< -45°C);
[0048]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0049]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回冷箱一同液化生产LNG(-130?-160°C)。
[0050]上述实施例中，采用双循环混合冷剂制冷系统，有两个独立的制冷循环MR1和MR2，MR1制冷循环产生 的冷量用来冷却MR2、原料天然气和脱乙烷塔顶返回气;MR2制冷循环产生的冷量用来液化原料天然气，并为洗涤塔(脱甲烷塔)冷回流提供冷量;天然气脱烃采用洗涤塔(脱甲烷)、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔顺序精馏，上一级塔的塔底出料作为下一级塔的进料，中间无换热器设备;洗涤塔和脱乙烷塔塔顶均不单独设计冷却器，与主换热冷箱进行换热匹配。
[0051]例如，上述主换热冷箱可以采用真空钎焊铝制板翅式换热器。也可以采用绕管式换热器。
[0052]例如，上述洗涤塔在高压下操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0053]例如，上述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分可以为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0054]例如，冷箱与洗涤塔之间的管线、洗涤塔与脱乙烷塔之间的管线、脱乙烷塔与脱丙烷塔之间的管线、脱丙烷塔与脱丁烷塔之间的管线、脱丁烷塔与凝析油产品冷却器之间的管线、脱丙烷塔回流栗与冷箱之间的管线、脱乙烷塔回流栗与冷箱之间的管线以及冷箱与LNG产品储存罐之间的管线上分别设置有控制阀。
[0055]本发明的上述实施例实现了以下有益效果:
[0056]采用混合冷剂可以根据原料天然气的组成、温压、外部环境温度、洗涤塔(脱甲烷)和脱乙烷冷负荷等因素进行调整混合冷剂的配比，以确定适合的组成和配比，从而确定天然气的冷却和液化温度、重烃的分离温度、LNG产品的组成和温度，以获得最佳的冷剂配比、冷剂压缩机的进出口压力，使得制冷系统的效率最高、能耗最低、操作稳定可靠；
[0057]洗涤塔(脱甲烷)、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔顺序精馏，优化塔压和塔的进料位置，实现前塔塔底的出料作为下一级塔的进料节流后无需换热(饱和进料或气液两相混合进料)，流程简化并使各塔的塔底热负荷降低，从而降低了整体的系统运行能耗；
[0058]洗涤塔在较高压力下操作(4.0?5.5MPaG)，尽量减少天然气的压力损失，降低天然气返回主换热冷箱进行液化所需的能耗；
[0059]洗涤塔的冷回流与脱乙烷塔的冷回流均利用主换热冷箱中混合冷剂所提供的冷量，集成换热，减少系统内换热设备数量；
[0060]脱乙烷塔从塔顶产出乙烷，乙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需乙烷冷剂外购，剩余低温乙烷栗送返回主换热冷箱液化区生产LNG产品；
[0061 ]脱丙烷塔从塔顶产出丙烷，丙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需丙烷冷剂外购；剩余丙烷可与丁烷混合作为LPG产品，也可以栗送返回主换热冷箱生产LNG产品，增加LNG产量和调节LNG产品热值；
[0062]脱丁烷塔从塔顶产出丁烷，丁烷单独作为产品，也可与丙烷混合作为LPG产品，还可以栗送返回主换热冷箱，经预冷后并入甲烷和乙烷流股，在主换热冷箱中液化过冷生产LNG产品，起到增加LNG产量和调节LNG产品热值的作用；
[0063]四塔烃分离顺序精馏流程除生产乙烷/丙烷冷剂和LPG产品外，还脱除凝析油(C5+ )，避免天然气在后续的低温液化区冻堵主换热冷箱等关键设备，并回收一定量的凝析油(C5+)产品。
[0064]与上述系统实施例相适应，本发明还提供了一种用于上述天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统的工艺，包括以下步骤:
[0065]天然气经预冷后气液两相从冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；
[0066]洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段；
[0067]丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
[0068]例如，上述主换热冷箱可以采用真空钎焊铝制板翅式换热器。
[0069]例如，上述洗涤塔在高压下操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。
[0070]例如，上述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分可以为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
[0071]本发明的上述实施例实现了以下有益效果:
[0072]采用混合冷剂可以根据原料天然气的组成、温压、外部环境温度、洗涤塔(脱甲烷)和脱乙烷冷负荷等因素进行调整混合冷剂的配比，以确定适合的组成和配比，从而确定天然气的冷却和液化温度、重烃的分离温度、LNG产品的组成和温度，以获得最佳的冷剂配比、冷剂压缩机的进出口压力，使得制冷系统的效率最高、能耗最低、操作稳定可靠；
[0073]洗涤塔(脱甲烷)、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔顺序精馏，优化塔压和塔的进料位置，实现前塔塔底的出料作为下一级塔的进料节流后无需换热(饱和进料或气液两相混合进料)，流程简化并使各塔的塔底热负荷降低，从而降低了整体的系统运行能耗；
[0074]洗涤塔在较高压力下操作(4.0?5.5MPaG)，尽量减少天然气的压力损失，降低天然气返回主换热冷箱进行液化所需的能耗；
[0075]洗涤塔的冷回流与脱乙烷塔的冷回流均利用冷箱中混合冷剂所提供的冷量，集成换热，减少系统内换热设备数量；
[0076]脱乙烷塔从塔顶产出乙烷，乙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需乙烷冷剂外购，剩余低温乙烷栗送返回主换热冷箱液化区生产LNG产品；
[0077]脱丙烷塔从塔顶产出丙烷，丙烷作为混合冷剂组分补充，实现装置内自给自足，无需丙烷冷剂外购；剩余丙烷可与丁烷混合作为LPG产品，也可以栗送返回主换热冷箱生产LNG产品，增加LNG产量和调节LNG产品热值；
[0078]脱丁烷塔从塔顶产出丁烷，丁烷单独作为产品，也可与丙烷混合作为LPG产品，还可以栗送返回主换热冷箱，经预冷后并入甲烷和乙烷流股，在主换热冷箱中液化过冷生产LNG产品，起到增加LNG产量和调节LNG产品热值的作用；
[0079]四塔烃分离顺序精馏流程除生产乙烷/丙烷冷剂和LPG产品外，还脱除凝析油(C5+ )，避免天然气在后续的低温液化区冻堵主换热冷箱等关键设备，并回收一定量的凝析油(C5+)产品。
[0080]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0081]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0082]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，包括:MR1预冷系统设备、MR2液化系统设备、洗涤塔系统设备、脱乙烷塔系统设备、脱丙烷塔系统设备、脱丁烷塔系统设备和原料天然气侧的设备，其中: MR1预冷系统设备包含:离心式MR1冷剂压缩机、第一压缩机出口冷却器/级间冷却器、第一缓冲罐、第一节流阀或第一膨胀机、第一气液分离罐； MR2液化系统设备包含:离心式MR2冷剂压缩机、第二压缩机出口冷却器/级间冷却器、第二缓冲罐、第二节流阀或第二膨胀机、第二气液分离罐； 原料天然气侧的设备包含:主换热冷箱、洗涤塔、洗涤塔回流罐，乙烷返回栗、LPG返回栗、第三节流阀或第三膨胀机； 洗涤塔系统设备包含:洗涤塔、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔再沸器、第四节流阀或第四膨胀机； 脱乙烷系统设备包含:脱乙烷塔、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔再沸器、乙烷回注栗/产品抽出栗、第五节流阀或第五膨胀机； 脱丙烷系统设备包含:脱丙烷塔、脱丙烷塔冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔再沸器、第六节流阀或第六膨胀机； 脱丁烷系统设备包含:脱丁烷塔、脱丁烷塔冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔再沸器、脱丁烷塔塔底冷却器、第七节流阀或第七膨胀机； 其中，MR1深冷冷剂循环回路包括依次流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第一节流阀再返回冷箱、MR1压缩机二段入口分离罐、MR1压缩机的回路，以及流经MR1压缩机、MR1冷凝器、MR1出口缓冲罐、MR1过冷器、冷箱、第二节流阀再返回冷箱、MR1压缩机一段入口分离罐、MR1压缩机的回路； MR2深冷冷剂循环回路包括依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第三节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分离罐、MR2压缩机的回路，以及依次流经MR2压缩机、MR2压缩机后冷却器、冷箱、MR2气液分离罐再返回冷箱、第四节流阀、冷箱、MR2压缩机入口分尚罐、MR2压缩机的回路； 轻烃分离工艺路径包括依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、脱丙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丙烷塔塔顶冷却器、脱丙烷塔回流罐、脱丙烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、凝析油产品冷却器的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、脱丁烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱丁烷塔塔顶冷却器、脱丁烷塔回流罐、脱丁烷塔回流栗、冷箱的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔回流栗、脱乙烷塔的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、脱乙烷塔、冷箱、脱乙烷塔回流罐、乙烷输送栗、冷箱或储存罐的路径，依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、洗涤塔回流栗、洗涤塔的路径，以及依次相连的冷箱、洗涤塔、冷箱、洗涤塔回流罐、冷箱、LNG产品储存罐的路径； 天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段； 洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段； 丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至主换热冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。2.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。3.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG。4.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。5.根据权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统，其特征在于，所述冷箱与洗涤塔之间的管线、所述洗涤塔与所述脱乙烷塔之间的管线、所述脱乙烷塔与所述脱丙烷塔之间的管线、所述脱丙烷塔与所述脱丁烷塔之间的管线、所述脱丁烷塔与所述凝析油产品冷却器之间的管线、所述脱丙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线、所述脱乙烷塔回流栗与所述冷箱之间的管线以及所述冷箱与所述LNG产品储存罐之间的管线上分别设置有控制阀。6.—种用于如权利要求1所述的天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统的工艺，其特征在于，包括以下步骤: 天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段； 洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过栗加压送至主换热冷箱液化段； 丙烷和丁烷分别经丙烷栗和丁烷栗增压，混合后送至主换热冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述主换热冷箱采用真空钎焊铝制板翅式换热器。8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述洗涤塔高压操作，压力范围为4.0?5.5MPaG09.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述离心式MR1冷剂压缩机的MR1混合冷剂和所述离心式MR2冷剂压缩机的MR2混合冷剂的组分为甲烷、乙烷(或乙烯)、丙烷、氮气中的两种或两种以上物质的混合物。
【专利摘要】本发明公开一种天然气液化与轻烃分离一体化集成工艺系统及工艺，该工艺包括：天然气经预冷后气液两相从主换热冷箱抽出进入洗涤塔，塔顶气相进入主换热冷箱进行冷却，再经洗涤塔回流罐进行气液分离，液相送入洗涤塔为洗涤塔提供冷回流，气相则返回主换热冷箱液化段；洗涤塔塔底流股经节流减压后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气相进入主换热冷箱预冷段冷却，再经脱乙烷塔回流罐进行气液分离，低温液相乙烷一方面为脱乙烷塔提供冷回流，一方面将部分采出作为乙烷冷剂储存，余下部分通过泵加压送至主换热冷箱液化段；丙烷和丁烷分别经丙烷泵和丁烷泵增压，混合后送至冷箱，经预冷后抽出，节流后并入甲烷和乙烷流股，再返回主换热冷箱一同液化生产LNG。
【IPC分类】F25J3/02
【公开号】CN105486034
【申请号】CN201610006986
【发明人】王红, 白改玲, 宋媛玲, 吴笛, 林畅
【申请人】中国寰球工程公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月5日
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