适用于海上的天然气液化及ngl回收系统及应用_2

文档序号:9215001阅读:来源:国知局
化流程。
【附图说明】
[0038]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0039]图1为本发明中TDWC合成塔的结构示意图;
[0040]图2为本发明的撬装式氮膨胀天然气液化及NGL回收工艺流程图;
[0041]图中:1、脱甲烷塔、2、TDWC合成塔、3、第一级换热器、4、第二级换热器、5、第三级换热器、6、节流阀、7、液化天然气分离器、8、氮气第二级膨胀机、9、氮气第一级膨胀机、10、氮气第二级冷却器、11、氮气第二级增压机、12、氮气第一级冷却器、13、氮气第一级增压机、14、0)2第一级增压机、15、CO 2第一级冷却器、16、CO 2第二级增压机、17、CO 2第二级冷却器、18、0)2膨胀机;21、第一冷凝器;22、第二冷凝器;23、隔板;24、塔身;25、再沸器。
【具体实施方式】
[0042]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0043]本发明的适用于海上LNG-FPSO的撬装式氮膨胀天然气液化及NGL回收工艺流程如图2所示,该系统包括NGL分馏模块、天然气液化模块(也称天然气液化回路)、C02跨临界预冷循环模块(也称CO2跨临界预冷循环回路)和氮气膨胀制冷循环模块(也称氮气膨胀制冷循环回路)。
[0044]所述NGL分馏模块包括依次相连的脱甲烷塔I和TDWC (TOP DIVIDINGffALLCOLUMN)合成塔2,脱甲烷塔I和TDWC(T0P DIVIDINGffALL COLUMN)合成塔2可组成NGL分馏撬块。
[0045]TDffC (TOP DIVIDINGffALL COLUMN)合成塔2的结构如图1所示,包括第一冷凝器21、第二冷凝器22、隔板23、塔身24和再沸器25,塔身24的顶部外侧设有两个流体通路,两个流体通路上分别设有第一冷凝器21和第二冷凝器22,塔身24的顶部内侧固设有隔板23,塔身24的底部设有一个流体通路,该流体通路上设有自沸器25,使用时,TDWC合成塔2的中设有第一冷凝器21的一个流体通路和第二冷凝器22的一个流体通路均与第二级换热器相连通,设有自沸器25的一个流体通路与第三级换热器相连通。
[0046]所述天然气液化回路包括依次相连的第一级换热器3、第二级换热器4、第三级换热器5、节流阀6、液化天然气分离器7 ;所述液化天然气分离器7的液相出口与液化天然气储罐相连,所述液化天然气分离器7的气相出口与第三级换热器5、第二级换热器4、第一级换热器3依次相连。
[0047]所述第一级换热器3、第二级换热器4、第三级换热器5、节流阀6、液化天然气分离器7可组成液化冷箱撬块。
[0048]所述0)2跨临界循环预冷回路包括依次相连的CO 2第一级增压机14、C0 2第一级冷却器15、C02第二级增压机16、C0 2第二级冷却器17和CO 2膨胀机18 ;所述CO 2膨胀机18还分别与天然气液化回路中第一级换热器3、CO2第一级增压机14依次相连。
[0049]所述CO2第一级增压机14、C0 2第一级冷却器15、C0 2第二级增压机16和CO 2第二级冷却器17组成CO2压缩撬块。
[0050]所述氮气膨胀制冷循环回路包括依次相连的氮气第一级增压机13、氮气第一级冷却器12、氮气第二级增压机11、氮气第二级冷却器10和依次相连的氮气第一级膨胀机9和氮气第二级膨胀机8 ;所述天然气液化回路第一级换热器3还与氮气第二级冷却器10相连,所述天然气液化回路第二级换热器4还与氮气第一级膨胀机9相连,所述氮气第二级膨胀机8另一端还与天然气液化回路第三级换热器5、第二级换热器4、第一级换热器3、氮气第一级增压机13依次相连。
[0051]所述氮气第一级增压机13、氮气第一级冷却器12、氮气第二级增压机11、氮气第二级冷却器10和氮气第一级膨胀机9、氮气第二级膨胀机8组成氮气膨胀增压撬块。
[0052]在0)2跨临界预冷循环回路中,所述CO2第一级增压机14、C02第二级增压机16分别由CO2膨胀机18及氮气膨胀制冷循环回路中所述氮气第一级膨胀机9驱动。
[0053]本发明的撬装式氮膨胀天然气液化及NGL回收系统还包括发电机撬块、液氮应急供应单元、CO2应急供应单元、仪控单元、仪表风、PSA制氮单元中的一种或几种。当气源地没有供电系统时,由所述发电机撬块为液化流程提供电能;液氮应急供应单元和CO2应急供应单元是作为应急使用的。
[0054]应用本发明的撬装式氮膨胀天然气液化及NGL回收系统液化天然气及回收NGL的方法具体见以下实施例:
[0055]实施例1:
[0056]天然气摩尔组分1.54% N2,86.39% CH4,6.47% C2H6,2.87% C3H8、0.72% 1-C4H10'
0.82% n-C4H10、0.41% 1-C5H12,0.31% n_C5H12、0.31% n_C6H14、0.16% C7+,压力 4.9MPa、温度35°C、流量1.512*104kgmol/h,撬装式氮膨胀天然气液化及NGL回收工艺的具体步骤如下:
[0057]1、原料天然气进入脱甲烷塔I精馏,从底部得到重烃,温度为84.95°C,压强为4.9MPa,顶部得到天然气,温度为-78.24°C,压强为4.89MPa ;
[0058]2、经步骤I得到的重烃进入TDWC合成塔2精饱,从底部得到C5+,温度为166.7 V,压强为2.llMPa,顶部一端得到CpC^C3,温度为6.142 °C,压强为2.725MPa,另一端得到C3、C4 (石油气),温度为58.790C,压强为2.1MPa ;
[0059]3、经步骤I得到的天然气经过第二级换热器4、第三级换热器5液化并过冷至-154.6°C ;
[0060]4、经过步骤3得到的液化天然气过冷液通过一个节流阀6节流降压至0.2MPa后,进入液化天然气分离器7,从底部得到液化天然气产品,闪蒸气返回三个换热器(第三级换热器5、第二级换热器4和第一级换热器3)提供冷量;
[0061]5、CO2气体经两级增压机(CO2第一级增压机14、CO2第二级增压机16)增压至2.5MPa,经冷却器(CO2第一级冷却器15、C02第二级冷却器17)冷却至40°C ;
[0062]6、经步骤5冷却后的高压0)2气体通过CO 2膨胀机膨胀后降温降压至临界点(温度为-76.99°C,压强为0.185MPa)后进入第一级换热器3换热,温度升高至37°C,返回CO2第一级增压机14,完成循环;
[0063]7、氮气经两级增压机(氮气第一级增压机13、氮气第二级增压机11)增压至2.2MPa,经冷却器(氮气第一级冷却器12、氮气第二级冷却器10)冷却至40°C ;
[0064]8、经步骤7冷却后的高压氮气依次进入第一级换热器3、第二级换热器4预冷至-60。。;
[0065]9、经步骤8预冷的氮气依次进入两级膨胀机(氮气第一级膨胀机9、氮气第二级膨胀机8)膨胀降压至0.14MPa,温度降为-156.4?后返回三个换热器(第三级换热器5、第二级换热器4和第一级换热器3)提供冷量,并使自身温度升高;
[0066]10、经步骤9复温至-17.89°C后的氮气重新进入氮气第一级增压机13完成循环。
[0067]经过模拟计算得出,该撬装式氮膨胀天然气液化及NGL回收工艺的每消耗
1.244*105kWh 的功量,可得到 1.331*104kmolLNG,349.QkmolC1X2X3^ 968.6kmolC3、C4 (石油气),223.7kmol C5+,该液化工艺的LNG液化率为98%。
[0068]实施例2 (针对我国南海海域海上某油田伴牛气源的情况):
[0069]天然气摩尔组分1.1 % N2,90.9% CH4,4.2% C2H6U.6% C3H8、0.4% 1-C4H10,0.4%n-C4H10,0.2% 1-C5H12,0.1% n_C5H12、0.2% n_C6H14、0.9% C7+,压力 5MPa、温度
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