技术领域
[0001] 本
发明涉及一种改良的MRC(混合冷剂制冷)工艺LNG(
液化天然气)脱重烃装置及其方法，与目前已有的LNG脱重烃装置及其方法相比，本发明使得脱重烃工艺需求设备减少，流程更加紧凑，操作难度降低，变工况或不同气质下的适应性显著增加。
背景技术
[0002] 随着LNG产业近年迅速发展，采用MRC工艺LNG装置逐渐增多。而在这些装置中天然气重烃脱除是一个非常重要的环节，也影响着LNG装置是否能够平稳运行。目前国内MRC制冷工艺LNG装置脱重烃工艺主要有以下几种
现有技术；
[0003] 1、常规低温分离工艺：
[0004] 如图1，包括混合冷剂循环装置，以及天然气液化装置，以及脱重烃装置。
[0005] 混合冷剂循环装置中的常温、低压气相冷剂经冷剂
压缩机压缩后，分为高压气相冷剂和高压液相冷剂两路，高压液相冷剂经重烃换热器热交换后与高压气相冷剂混合获得高压混合冷剂从冷箱的顶部进入，并
自上而下地与
自下而上的反流混合冷剂进行热交换，至冷箱底部时获得低温液相冷剂，混合冷剂
温度约为-150℃，再经过
阀门膨胀节流，获得更低温度、更低压
力的液相混合冷剂，自下而上的流动，并与两侧的高温混合冷剂、原料气进行热交换，混合冷剂复热后升至常温由冷箱顶部引出，重新进压缩机完成一个制冷循环。
[0006]
净化原料天然气从冷箱顶部进入，从冷箱中冷段引出，通过低温分离器分离重烃后回到冷箱继续冷却，最终从冷箱下部获得LNG产品，并经处理后送去储罐。
[0007] 低温分离器下部脱除的重烃与高压液相冷剂进行换热并回收冷量。经处理后送去储罐。
[0008] 在上述装置开工过程中，冷箱的温度梯度有一逐渐建立的过程。在建立过程中，冷箱中部引出的原料气进低温分离器前的温度还不能下降到所需温度，将造成重烃
质量不合格的天然气引入冷箱换热器的底部，将造成开车过程低温堵塞
风险增加，因此，上述常规低温分离工艺通常还需要增加一组开工换热器。如CN201320066196.5-LNG生产设备的脱除重烃装置。开工换热器位于重烃分离器前(图1中未示出)，可以保证在开车初期冷箱上部无法提供冷量时，原料气通过开工换热器降温到一60℃左右，然后再通过低温分离器将重烃冷凝后从原料气中分离出来。
[0009] 2、带洗涤的重烃分离工艺：
[0010] 如图2，混合冷剂循环装置同现有技术1。
[0011] 净化原料天然气从冷箱预冷段引出至重烃洗涤塔，经过洗涤后回到冷箱中冷段冷却，再引出至重烃回流罐分离重烃后回到冷箱继续冷却，最终从冷箱下部获得LNG产品，并经处理后送去储罐。
[0012] 从重烃回流罐中分离的重烃通过重烃回流
泵打入重烃洗涤塔进行洗涤，重烃洗涤塔下部脱除的重烃与高压液相冷剂进行换热并回收冷量。经处理后送去储罐。
[0013] 3、常温洗涤工艺：如图3，该工艺一般采用异戊烷为
溶剂，在常温或略低于常温下，通过异戊烷的相似相溶原理，在重烃洗涤塔内异戊烷从上向下流，天然气从下向上流，通过天然气与异戊烷的
接触和穿质交换而使天然气的重烃脱出，而富含重烃多的异戊烷直接去储罐储存。重烃洗涤塔下部脱除的重烃与异戊烷进行换热并回收冷量。经处理后送去储罐。
[0014] 上述现有技术的缺点是：
[0015] 现有技术1是简单的低温分离工艺，采用分离器在低温下分离重烃，而装置工艺不可能绝对稳定，受原料天然气组分变化，以及混合冷剂的组分、以及高低压差影响，使进分离器的物料温度增加或压力增加时，原溶解在分离器的液相中的苯、环己烷、辛戊烷等重组分会闪蒸出来，引起分离效果的变差，从而易造成冷箱低温堵塞。不同温度的脱重烃结果见图5。
[0016] 其次，增加的开工换热器仅在开工阶段使用，在正常运行阶段又是设备闲置浪费，缺乏作用。
[0017] 现有技术2是采用常规低温洗涤工艺增加重烃泵等动设备，增加操作的复杂性和
能量消耗，增加系统的复杂性。受泵的性能的限制，从而限制装置重烃的适应性。
[0018] 现有技术3常温异戊烷洗涤工艺增加异戊烷的消耗，增加了装置的运行成本。
发明内容
[0019] 本发明目的在于：提供一种工艺简单、设备少、流程紧凑、操作难度低的液化天然气脱重烃装置和方法，采用本发明的装置和方法，变工况或不同气质下的适应性显著增加。
[0020] 本发明采用的一种液化天然气脱重烃装置，包括混合冷剂循环装置、冷箱、低温分离器、重烃换热器，以及与冷箱连接的原料气第一输入管线，低温分离器的顶部设置一冷凝
蒸发器，低温分离器与冷凝
蒸发器构成分离塔；冷箱上部的原料气引出端通过原料气第二输入管线连接冷凝蒸发器的入口，冷凝蒸发器的气相出口通过原料气第三输入管线连接冷箱下部的原料气入口端；
[0021] 所述冷凝蒸发器的液相出口通过
回流管线连接低温分离器的入口。
[0022] 采用本发明的上述装置，通过增加冷凝蒸发器，实现了原料气的重烃脱除，脱除后的重烃通过回流管线回流至低温分离器，进行重烃自身的回流洗涤，有效脱离重烃，并脱除可能存在的苯、环己烷等易堵塞物质，保证了重烃的脱除效果。当工况发生变化，使从冷箱中抽出的原料气温度发生变化时，冷凝蒸发器通过调整冷源介质(混合冷剂)的流量(控制混合冷剂的液位)，可以自动调整与原料气进行热交换的冷量，气液分离脱除的重烃回流温度可以很方便控制与调节，从而确保重烃进入低温分离器的重烃回流温度的稳定，自动改善重烃脱出效果。
[0023] 特别是在装置开工阶段，从冷箱中抽出的原料气温度还是常温时，适当增加冷源介质的流量，冷凝蒸发器起到了开工换热器的作用，与常规开工换热器相比，由于将换热从进分离器前改为进分离塔后，可以使该独立的冷凝蒸发器除发挥开工换热器的作用外，还发挥正常的塔顶
冷凝器的作用。
[0024] 当装置逐渐进入正常生产后，保持混合冷剂稳定液位的冷凝蒸发器提供稳定低温源，当原料气组分或者工艺参数(原料气温度)发生
波动时，重烃通过浸入式冷凝蒸发器的混合冷剂液位的调整，保证了原料气脱除重烃所需的冷却温度，确保从分离塔出来的原料气纯净，进入冷箱下部不发生堵塞。
[0025] 冷凝蒸发器推荐采取侵入式冷凝蒸发器的结构，采用
铝板翅式换热器作冷凝器，能有效减少设备尺寸和重量，便于系统集成。
[0026] 进一步的改进是，所述原料气第一输入管线还通过原料气第五输入管线与重烃换热器的入口端连接，重烃换热器的出口端通过原料气第六输入管线连接原料气第二输入管线。
[0027] 重烃与原料气换热而非与液态冷剂换热，不管是在装置冷态开车或产品流量异常波动情况下，都对重烃的稳定换热没有影响，与常规液体冷剂与分离器底重烃换热相比较，能保证重烃复热良好，下游工艺设备没有低温冷脆风险，也有利于重烃冷量的有效回收，现有技术，开车阶段无液相冷剂时，重烃无法换热，只能放弃重烃的回收。特别是当换热器使用
板式换热器，便于与冷箱集成，换热器与分离塔连接管路更短，装置更加紧凑。
[0028] 进一步的改进是，所述混合冷剂循环装置中的分离器液相出口通过混合冷剂第二输入管线连接冷箱顶部，并通过管路从从冷箱中部一侧的高压液相冷剂引出端穿出，经过第一
节流阀，再次进入冷箱下部与混合冷剂第六输入管线连接；分离器气相出口通过混合冷剂第三输入管线连接冷箱顶部，并通过管路从冷箱底部穿出，经过第二节流阀，通过混合冷剂第五输入管线从冷箱底部再次进入冷箱并与混合冷剂第六输入管线连接；混合冷剂第六输入管线从冷箱顶部穿出通过混合冷剂第一输入管线连接压缩机；冷箱中部一侧高压液相冷剂引出端还通过混合冷剂第七输入管线连接冷凝蒸发器的冷源入口，冷凝蒸发器的蒸发侧出口通过混合冷剂第八输入管线连接反流混合冷剂输入管线；所述反流混合冷剂输入管线包括混合冷剂第五输入管线、混合冷剂第六输入管线、混合冷剂第一输入管线。
[0029] 低压气相混合冷剂从蒸发侧出来后，可根据不同工况温度下选择进入反流混合冷剂输入管线的不同
位置，以便有效回收冷量。
[0030] 作为本发明装置的替换，上述分离器液相出口通过混合冷剂输入管线连接冷凝蒸发器的冷源入口。
[0031] 本发明还包括一种液化天然气脱重烃方法，包括混合冷剂循环流路；和原料气的液化流路，具体包括如下步骤：
[0032] A净化原料气进入冷箱，从冷箱上部的原料气引出端抽出；
[0033] B抽出的原料气进入分离塔上部的冷凝式蒸发器，进行气液分离脱除重烃；
[0034] C从原料气中分离的重烃从冷凝式蒸发器的液相出口通过回流重烃管线进入分离塔下部的低温分离器进行洗涤；
[0035] D洗涤后的重烃从低温分离器底部抽出，经重烃换热器换热回收冷量后，管路引出。
[0036] 更进一步的改进是，所述步骤A的净化原料气还通过管路进入重烃换热器的冷却通道，与步骤D获得的重烃换热，吸收冷量后的原料气通过管路与步骤A冷箱上部原料气引出端抽出的原料气混合。
[0037] 更进一步的改进是，所述混合冷剂循环流路包括如下步骤：
[0038] a从冷箱顶部出来的低压气相混合冷剂进入压缩机
增压；
[0039] b然后通过分离器进行气液分离；
[0040] c分离后的高压液相混合冷剂通过管路进入冷箱冷却，冷却后的高压液相混合冷剂从冷箱引出，一部分经节流阀节流减压获得低压液相混合冷剂，通过管路再次进入冷箱；另一部分通过管路进入步骤B所述的冷凝式蒸发器的冷源通道，与步骤B的原料气进行热交换后复热，通过管路从冷凝式蒸发器的蒸发侧出口引出低压气相混合冷剂；
[0041] d分离后的高压气相混合冷剂通过管路进入冷箱冷却，从冷箱底部引出，经节流阀节流减压后，从冷箱底部再次进入冷箱，并与步骤c的低压液相混合冷剂通过管路汇合；
[0042] e低压液相混合冷剂自下而上流动，并与步骤c、d进入冷箱的混合冷剂、步骤A进入冷箱的原料气进行热交换后由冷箱顶部引出，重新进压缩机完成一个制冷循环流路。
[0043] f所述步骤d引出的低压气相混合冷剂根据不同温度，选择或与步骤c所述的低压液相混合冷剂通过管路汇合，或与步骤d所述的进入冷箱的低压液相混合冷剂管路汇合，或与步骤e所述的从冷箱顶部引出的低压液相混合冷剂管路汇合。
附图说明
[0044] 本发明将通过
实施例并参照
说明书附图的方式说明，其中：
[0046] 图2是现有技术2的工艺流程图。
[0047] 图3是现有技术3的工艺流程图。
[0048] 图4是本发明的工艺流程图。
[0049] 图5是不同温度原料气在分离器内脱重烃的结果对比。
具体实施方式
[0050] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加
权利要求、
摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0051] 本发明实施例如图4所示的一种MRC液化天然气脱重烃装置，包括混合冷剂循环装置、冷箱1、低温分离器2和其顶部的冷凝蒸发器3组成的分离塔、重烃换热器4，上述装置与连接管路形成了混合冷剂循环流路和原料气的液化流路。
[0052] 原料气的液化流路具体包括如下步骤：
[0053] A、4-6MPa的净化原料气通过第一输入管线NG-1进入冷箱，经
过冷箱冷却至-50℃--70℃，从冷箱上部的原料气引出端抽出；
[0054] 需要说明的是，开工阶段，从冷箱的原料气引出端抽出的原料气为常温。
[0055] B、原料气通过原料气第二输入管线NG-2进入分离塔上部的冷凝式蒸发器，在冷凝蒸发器与混合冷剂换热后冷凝，实现气液分离脱除重烃，脱除重烃后的原料气经冷凝式蒸发器的气相出口通过原料气第三输入管线NG-3再次进入冷箱下部原料气入口端，在冷箱内继续冷却、液化，在冷箱底部通过第四输入管线NG-4引出，获得温度为-155℃左右的LNG产品，经第三节流阀V3节流后去LNG储罐。
[0056] 开工阶段，适当增加冷凝蒸发器冷源介质的流量，如增加混合冷剂的液位，实现对常温净化原料气的重烃脱除。
[0057] C、步骤B中分离的重烃从冷凝式蒸发器的液相出口通过回流重烃管线进入分离塔下部的低温分离器进行洗涤；低温分离器压力一般控制在3-4MPa；
[0058] D、从低温分离器底部抽出洗涤后的重烃Cx，经重烃换热器换热回收冷量后，管路引出至重烃储罐。
[0059] 作为本发明装置的优化设计，冷凝蒸发器推荐采取侵入式冷凝蒸发器的结构，采用铝板翅式换热器作冷凝器。
[0060] 作为本发明装置的优化设计，步骤A原料气通过原料气第五输入管线NG-5分一股流与重烃换热器的冷却通道入口端连接，在重烃换热器内与步骤D获得的重烃换热，吸收冷量后的分流原料气通过原料气第六输入管线NG-6与步骤A冷箱上部原料气引出端抽出的原料气汇合。
[0061] 作为本发明装置的优化设计，所述混合冷剂循环流路包括如下步骤：
[0062] a从冷箱顶部出来的低压气相混合冷剂MR-1进入缓冲罐6再进入压缩机4增压；
[0063] b然后通过分离器5进行气液分离；
[0064] c步骤b分离后的高压液相混合冷剂MR-2从分离器液相出口通过管路进入冷箱冷却至-50℃--70℃，冷却后的高压液相混合冷剂从冷箱引出，一部分经第一节流阀V1节流减压至0.3MPa获得低压液相混合冷剂MR-3，通过管路再次进入冷箱；另一部分高压液相混合冷剂MR-7通过第四节流阀V4节流减压进入冷凝式蒸发器的冷源通道，与步骤B的原料气进行热交换后复热，通过管路从冷凝式蒸发器的蒸发侧出口引出低压气相混合冷剂MR-8；
[0065] d步骤b分离后的高压气相混合冷剂MR-3从分离器气相出口通过管路进入冷箱冷却至-150℃至-155℃，从冷箱底部引出，经第二节流阀V2节流减压节流减压至0.4MPa后获得低压液相混合冷剂MR-5，从冷箱底部再次进入冷箱，并与步骤c的低压液相混合冷剂在冷箱内通过管路汇合获得低压气相混合冷剂MR-6；
[0066] e冷箱内的低压液相混合冷剂自下而上流动，并与步骤c、d进入冷箱的混合冷剂MR-2、MR-3、步骤A进入冷箱的原料气进行热交换，复热后由冷箱顶部引出获得低压气相混合冷剂MR-1，通过缓冲罐重新进压缩机完成一个制冷循环流路。
[0067] f所述步骤c引出的低压气相混合冷剂MR-8根据不同温度，选择或与步骤c所述的低压液相混合冷剂通过管路1B汇合，或与步骤d所述的进入冷箱的低压液相混合冷剂通过管路1C汇合，或与步骤e所述的从冷箱顶部引出的低压气相混合冷剂通过管路1A汇合。从而有效的回收流量。
[0068] 通过本发明的技术方案，MRC工艺LNG装置仅仅通过增加了紧凑的浸入式冷凝蒸发器和工艺流程的细微改变，却使整个工艺减少了重烃回流罐、重烃洗涤塔、低温重烃泵、开工换热器等设备，大大缩短了工艺流程，提高了装置的
稳定性和可操作性。具有以下特点：
[0069] 1采用浸入式冷凝蒸发器与低温分离器的结合巧妙运用在MRC工艺LNG装置脱重烃工艺中，实现重烃的自回流，稳定脱重烃效果；
[0070] 2同时该浸入式冷凝蒸发器在开工阶段兼作开工换热器，在正常生产中作塔顶冷凝器；
[0071] 3分离器底部的重烃与与部分原料气进行复热换热后进入混合烃储罐，而冷却后的天然气进入重烃分离器前。
[0072] 该工艺与现有工艺相比，采用天然气中的重烃自身冷凝回流的工艺，具有系统自调节功能强，适应性强；同时减少了重烃回流泵、重烃回流储罐等，有利于减少投资，并增加了系统可操作性；通过重烃回流洗涤，增加对进入冷箱下部的天然气的重烃含量的控制，有利于提高运行的稳定性。该工艺特别适应于天然气中重烃含量较多又需要脱重烃的情况。
[0073] 上述步骤c也可根据实际情况引高压液相冷剂MR-2至浸入式冷凝蒸发器的冷却通道，为冷凝蒸发器提供冷源。
[0074] 尽管已经根据优选实施例对本发明进行了示例和描述，但应认识到，本发明并不局限于前述的具体实施方式。在不背离权利要求书中所阐述的本发明的情况下，可对此作出变更和改变，本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
