一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统

本发明涉及乙烷回收系统，尤其是涉及一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统。

背景技术：

1、目前国内外各油田产出的油气资源中含有乙烷、丙烷、丁烷等组成较重的凝液组分，当重组分较多时，天然气集输管道中可能会析出较重组分，影响管道的正常运行，且不符合商品天然气质量指标，同时乙烷以上重组分具有较高的商业及工业价值，通过回收天然气凝液产品，可提高油气资源的综合利用率，实现油气开发上下游全产业链效益的最大化。

2、当前国内外运用最为典型的乙烷回收节能方法为部分气体循环流程(recyclesplit vapor process，简称rsv)。如图1所示，现有工艺中将末端的外输气通过压缩机长距离增压并冷却回流制冷至脱甲烷塔，由于输送管路长需要大功率压缩机增加管路的输送压力，同时外输气温度高也需要通过冷箱将其冷却至所需温度，进而使得天然气乙烷回收系统成本增加，另外长距离外输另外设备冷却回流制冷回收，降低了凝液回收率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有工艺中将末端的外输气通过压缩机长距离增压并冷却回流制冷至脱甲烷塔，增加回收成本，以及凝液回收率低的问题，现提供了一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，包括前增压压缩机、第一水冷器、第一冷箱、第二冷箱、低温分离器、第一膨胀机组膨胀端、脱甲烷塔、外输气压缩机和第一空冷器，还包括第三冷箱、第二膨胀机组压缩端、第二空冷器和第二水冷器，所述前增压压缩机的输入端与外部的原料气连通，所述前增压压缩机的输出端依次通过第一冷箱、第二冷箱并与低温分离器连通，所述低温分离器的气相端一路通过第一膨胀机组膨胀端并与脱甲烷塔中部连通，所述低温分离器的气相端另一路通过第二冷箱并与脱甲烷塔中部连通，所述低温分离器的液相端一路与脱甲烷塔底部连通，所述低温分离器的液相端另一路与低温分离器的气相端另一路连通，所述脱甲烷塔底部设置有凝液排出口，所述脱甲烷塔顶部的一路气相通过第三冷箱并与第二膨胀机组压缩端连通，所述第二膨胀机组压缩端的输出端依次通过第二空冷器、第二水冷器和第三冷箱并与脱甲烷塔顶部连通，所述脱甲烷塔顶部的另一路气相通过第三冷箱内并依次通过第二冷箱、第一冷箱与外输气压缩机的输入端连通，所述外输气压缩机的输出端与第一空冷器连通并由其输出外输气。本申请无需利用外输气长距离增压输送，无需大功率的压缩机进行压缩输送，并采用直接将脱甲烷塔的气相分成两路，一路直接膨胀冷却并增压后再回流至脱甲烷塔顶部，另一路是则通过第二冷箱、第一冷箱和外输气压缩机形成外输气并输出，而脱甲烷塔顶部循环的压缩只需小功率，相比于现有技术，大大减小了压缩机的功率，降低系统能耗，提高凝液回收率。

3、为了更好的回收原料的热能，减少第一冷箱的制冷量，优选地一些实施方式，所述脱甲烷塔底部的液相绕经第一冷箱并回流至脱甲烷塔底部。利用甲烷塔底部的液相绕经第一冷箱并与经过第一冷箱的原料进行换热，减少第一冷箱的制冷量，降低能耗。

4、为了更好的回收原料的热能，减少第二冷箱的制冷量，优选地一些实施方式，所述脱甲烷塔底部的液相绕经第二冷箱并回流至脱甲烷塔底部。利用甲烷塔底部的液相绕经第二冷箱并与经过第二冷箱的原料进行换热，减少第二冷箱的制冷量，降低能耗。

5、优选地一些实施方式，所述脱甲烷塔顶部的一路气相占总气相量的10％～20％。

6、优选地一些实施方式，所述低温分离器的另一路液相量占总液相量的10％～40％。

7、本发明的有益效果是：本发明一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统在使用时，采用脱甲烷塔塔顶出口部分气相经压缩冷却、节流膨胀过冷后为脱甲烷塔顶精馏提供冷量，降低了装置压缩机功率消耗，有效提升了凝液回收工艺的经济效益，在保证凝液回收率高于94％的前提下，主体系统能耗降低10％以上，运行成本低，有利于实现油气开发上下游全产业链效益的最大化，避免了现有工艺中将末端的外输气通过压缩机长距离增压并冷却回流制冷至脱甲烷塔，增加回收成本，以及凝液回收率低的问题。

技术特征：

1.一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，包括前增压压缩机(k-101)、第一水冷器(e-101)、第一冷箱(e-102)、第二冷箱(e-103)、低温分离器(v-101)、第一膨胀机组膨胀端(k-102)、脱甲烷塔(t-101)、外输气压缩机(k-103)和第一空冷器(ac-101)，其特征在于：还包括第三冷箱(e-104)、第二膨胀机组压缩端(k-104)、第二空冷器(ac-102)和第二水冷器(e-105)，所述第一冷箱(e-102)、第二冷箱(e-103)和第三冷箱(e-104)分别与外部制冷系统连接，所述前增压压缩机(k-101)的输入端与外部的原料气连通，所述前增压压缩机(k-101)的输出端依次通过第一冷箱(e-102)、第二冷箱(e-103)并与低温分离器(v-101)连通，所述低温分离器(v-101)的气相端一路通过第一膨胀机组膨胀端(k-102)并与脱甲烷塔(t-101)中部连通，所述低温分离器(v-101)的气相端另一路通过第二冷箱(e-103)并与脱甲烷塔(t-101)中部连通，所述低温分离器(v-101)的液相端一路与脱甲烷塔(t-101)底部连通，所述低温分离器(v-101)的液相端另一路与低温分离器(v-101)的气相端另一路连通，所述脱甲烷塔(t-101)底部设置有凝液排出口，所述脱甲烷塔(t-101)顶部的一路气相通过第三冷箱(e-104)并与第二膨胀机组压缩端(k-104)连通，所述第二膨胀机组压缩端(k-104)的输出端依次通过第二空冷器(ac-102)、第二水冷器(e-105)和第三冷箱(e-104)并与脱甲烷塔(t-101)顶部连通，所述脱甲烷塔(t-101)顶部的另一路气相通过第三冷箱(e-104)内并依次通过第二冷箱(e-103)、第一冷箱(e-102)与外输气压缩机(k-103)的输入端连通，所述外输气压缩机(k-103)的输出端与第一空冷器(ac-101)连通并由其输出外输气。

2.根据权利要求1所述的一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，其特征在于：所述脱甲烷塔(t-101)底部的液相绕经第一冷箱(e-102)并回流至脱甲烷塔(t-101)底部。

3.根据权利要求2所述的一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，其特征在于：所述脱甲烷塔(t-101)底部的液相绕经第二冷箱(e-103)并回流至脱甲烷塔(t-101)底部。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，其特征在于：所述第一冷箱(e-102)和第二冷箱(e-103)分别连接不同温位的外部制冷系统。

5.根据权利要求1所述的一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，其特征在于：所述脱甲烷塔(t-101)顶部的一路气相占总气相量的10％～20％。

6.根据权利要求1所述的一种压缩-膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，其特征在于：所述低温分离器(v-101)的另一路液相量占总液相量的10％～40％。

技术总结本发明涉及乙烷回收系统技术领域，尤其是涉及一种压缩‑膨胀制冷增强精馏的乙烷回收系统，包括前增压压缩机、第一水冷器、第一冷箱、第二冷箱、低温分离器、第一膨胀机组膨胀端、脱甲烷塔、外输气压缩机和第一空冷器，还包括第三冷箱、第二膨胀机组压缩端、第二空冷器和第二水冷器，所述前增压压缩机的输入端与外部的原料气连通，使用时，采用脱甲烷塔塔顶出口部分气相经压缩冷却、节流膨胀过冷后为脱甲烷塔顶精馏提供冷量，降低了装置压缩机功率消耗，有效提升了凝液回收工艺的经济效益，在保证凝液回收率高于94％的前提下，主体系统能耗降低10％以上，运行成本低，有利于实现油气开发上下游全产业链效益的最大化。技术研发人员：周心妍,李乐,郭昊,陈芝繁,韩美俊,张琳艳,叶芯彤受保护的技术使用者：江苏城乡建设职业学院技术研发日：技术公布日：2024/5/16