一种天然气脱重烃工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种天然气脱重烃工艺，即采用吸附剂及低温分离相结合的脱重烃工艺，天然气在脱重烃塔吸附剂床层中脱除气体中大部分重烃，再进入冷箱中进一步低温分离脱除剩余重烃，经处理后的天然气中C6和C6+重烃组分脱除至LNG可溶解的程度；用于脱重烃塔再生的再生气体取自工艺气体，依次经预冷却、部分分离重烃、冷箱中低温分离重烃，可使再生气体完成再生返回工艺气体中时不会携带过多重烃，降低了脱重烃塔的负荷及装置投资费用，解决了再生气体的来源及去向问题，且本发明净化效果好，各部分操作指标更加清晰明了、易控。本发明还涉及该工艺所用的装置。
【专利说明】—种天然气脱重烃工艺及装置【技术领域】
[0001]本发明属于天然气低温液化的前端净化处理技术，具体涉及一种天然气脱重烃工艺及装置。
【背景技术】
[0002]迫于环保及能源成本压力，天然气作为一次能源在社会各个领域所占比例正逐渐提升，其市场需求量也正迅速增加。传统的管输供应方式仍为主流，但受原料条件及用户分布限制，有相当一部分资源无法进行管道长距离输送，需选择液化的方式，将甲烷转变为液体再采用灵活的运输方式将其送往用户终端。液化天然气(LNG)体积只有同量气体体积的1/625，液化后可以降低贮存和运输成本，且可以提高单位体积的燃值。
[0003]对于从天然气中获得液化天然气(LNG)的工业化装置，在混合气进行深冷液化前均需将其中所含酸性气体组分、水及高碳烃(C6+烃)等脱除至液化所需精度，才能保证液化分离工艺及设备安全稳定运行。在天然气通常含有的烃类中，乙烷和丙烷在-183.3°C以上能以各种含量溶解于LNG中，不易造成冷箱冻堵。最不易溶解的是(:6+烃，在用分子筛、活性氧化物或硅胶吸附脱水时，重烃可被部分脱除，但采用吸附剂不可能使重烃的含量降低到很低的要求，据国内已投运的几套LNG装置运行情况来看，天然气中的重烃组分能否脱除至要求的深度对装置能否平稳连续运转有着很大的影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种天然气脱重烃工艺，即将经脱酸脱水处理后的天然气分成两部分，一部分作为工艺气体(或气流，或称作原料气)进入脱重烃工序，另一部分作为再生气进入再生工序，进入脱重烃工序的天然气先在脱重烃塔吸附剂床层中脱除气体中大部分的C6和c6+重烃，从脱重烃塔出来的已部分脱重烃的天然气再进入冷箱低温脱除剩余重烃，经处理后的天然气中C6和C:重烃组分脱除至LNG可溶解的程度(例如< 150ppm，优选< lOOppm,更优选< 80ppm,更优选< 50ppm);进入再生工序的天然气作为脱重烃塔再生过程的再生气体，完成再生过程后，该部分再生气返回到(即将进入到处于吸附过程的脱重烃塔)的工艺气体中。
[0005]在本申请中，“工序”与“过程”可互换使用。
[0006]本发明所述工艺尤其可适应原料气中含有苯等芳香烃的情况，将苯等芳香烃随重烃组分脱除，防止冷箱冻堵。
[0007]本发明所述工艺采用两塔或三塔等压吸附流程脱除天然气中的重烃。
[0008]优选地，当采用三塔等压吸附流程时:
[0009]将经脱酸脱水处理后的天然气首先分成两条支路，经流量调节阀(V-1)调节两条支路的天然气流量:第一路气体G1和第二路气体G2 ;其中第一路气体G1作为工艺气(或称作原料气)直接去处于吸附过程的第一脱重烃塔或第二脱重烃塔，其中第一脱重烃塔和第二脱重烃塔交替进行吸附过程和再生过程，处于吸附过程的脱重烃塔中装填的重烃吸附剂(活性炭以及耐水硅胶)将气体中大部分的重烃吸附下来；从脱重烃塔出来已部分脱除重烃的天然气再进入冷箱的天然气第一通道中冷却至例如-30~-60°C (优选-32~_48°C，更优选-35~-45°C，进一步优选-38~_55°C)后，出冷箱进入天然气气液分离器脱除天然气中剩余重烃；天然气气液分离器顶部气相进入冷箱的天然气第二通道冷却至例如-130°C~_166°C (优选-135~_165°C，更优选-140~-160°C，进一步优选-145~-155°C，再进一步优选_150°C左右)后得到LNG ；
[0010]第二路气体G2作为再生气(或称作再生用气)进入再生过程，其中脱重烃塔的再生过程包括加热再生和吹冷两个步骤，在加热再生步骤中，该第二路气体首先经第三脱重烃塔进行脱重烃，然后经加热器升温至例如150~280°C (优选160~260°C，更优选180~240°C，再进一步优选200~220°C，例如210°C左右)后，流过并加热需要再生的脱重烃塔(当第一脱重烃塔处于吸附过程时，第二脱重烃塔处于再生过程，反之亦然)，使吸附剂升温，其中的重烃得以解吸出来，解吸气经再生气预冷却器预冷却至常温、经再生气气液分离器分液、进入冷箱的再生气第一通道中低温冷却至例如-20~-60 °C (优选-30~-55 °C,更优选-40~-50°C，进一步优选-42~-50°C )、在低温再生气气液分离器中分液和返回冷箱的再生气第二通道中复热至常温后，再与作为原料气的第一路气体混合，然后去处于吸附过程的脱重烃塔；在吹冷过程中，来自原料气(或工艺气)的再生气体直接去处于再生过程的第二脱重烃塔或第一脱重烃塔，将脱重烃塔温度降至常温，然后再经加热器加热后去所述第三脱重烃塔，对第三脱重烃塔中的吸附剂进行加热再生，再生气体然后经再生气预冷却器预冷却至常温、经再生气气液分离器分液、进入冷箱的再生气第一通道中低温冷却例如至-20~_60°C (优选-30~-55°C，更优选-40~-50°C，进一步优选-42~_50°C )、在低温再生气气液分离器中分液和返回冷箱的再生气第二通道中复热至常温后与作为原料气的另一路气体混合，最后去处于吸附过程的第一脱重烃塔或第二脱重烃塔。
[0011]优选地，当采用两塔等压吸附流程时:
[0012]将经脱酸脱水处理后的天然气首先分成两条支路，经流量调节阀(V-1)调节两条支路的天然气流量:第一路气体`G1和第二路气体G2 ;其中第一路气体G1作为工艺气(或称作原料气)直接去处于吸附过程的第一脱重烃塔或第二脱重烃塔，其中第一脱重烃塔和第二脱重烃塔交替进行吸附过程和再生过程，处于吸附过程的脱重烃塔中装填的重烃吸附剂(活性炭以及耐水硅胶)将气体中大部分的重烃吸附下来；从脱重烃塔出来已部分脱除重烃的天然气再进入冷箱的天然气第一通道中冷却至例如-30~-60°C (优选-32~_48°C，更优选-35~-45°C，进一步优选-38~_55°C)后，出冷箱进入天然气气液分离器脱除天然气中剩余重烃；天然气气液分离器顶部气相进入冷箱的天然气第二通道冷却至例如-130°C~_166°C (优选-135~-165°C，更优选-140~-160°C，进一步优选-145~-155°C，再进一步优选_150°C左右)后得到LNG ；
[0013]第二路气体G2作为再生气(或称作再生用气)进入再生过程，其中脱重烃塔的再生过程包括加热再生和吹冷两个步骤，在加热再生步骤中，该第二路气体首先经加热器升温至例如150~280°C (优选160~260°C，更优选180~240°C，再进一步优选200~220°C，例如210°C左右)后，流过并加热需要再生的第二脱重烃塔或第一脱重烃塔(当第一脱重烃塔处于吸附过程时，第二脱重烃塔处于再生过程，反之亦然)，使吸附剂升温，其中的重烃得以解吸出来，解吸气经再生气预冷却器预冷却至常温、经再生气气液分离器分液、进入冷箱的再生气第一通道中低温冷却至例如-20~-60°C (优选-30~_55°C，更优选-40~_50°C,进一步优选-42~_50°C )、在低温再生气气液分离器中分液和返回冷箱的再生气第二通道中复热至常温后，再与作为原料气的第一路气体混合，然后去处于吸附过程的脱重烃塔；在吹冷过程中，来自原料气(或工艺气)的再生气体直接去处于再生过程的第二脱重烃塔或第一脱重烃塔，将脱重烃塔温度降至常温，再生气体然后经再生气预冷却器预冷却至常温、经再生气气液分离器分液、进入冷箱的再生气第一通道中低温冷却例如至-20~-60°C (优选-30~-55°C，更优选_40~_50°C，进一步优选_42~_50°C )、在低温再生气气液分离器中分液和返回冷箱的再生气第二通道中复热至常温后与作为原料气的另一路气体混合，最后去处于吸附过程的第一脱重烃塔或第二脱重烃塔。
[0014]其中，冷箱中的冷量由冷剂通过冷量换热通道提供。
[0015]本发明的另一个目的是提供用于实施上述工艺的天然气脱重烃装置，在一个实施方式中，该装置包括:
[0016]第一脱重烃塔和第二脱重烃塔，第一脱重烃塔和第二脱重烃塔二者交替地处于吸附过程和再生过程，
[0017]第三脱重烃塔，
[0018]加热器，
[0019]再生气气液分离器，
[0020]再生气预冷却器，
[0021]低温再生气气液分离器，
[0022]天然气气液分离器，和
[0023]冷箱，
[0024]每一个脱重烃塔具有一个或两个或多个吸附剂床层，
[0025]冷箱至少包括以下几个换热通道:天然气第一通道、天然气第二通道、再生气第一通道、再生气第二通道和用于为冷箱提供冷量的冷剂换热通道；
[0026]脱酸脱水后的天然气(原料气或工艺气)的输送管被分成两个支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上设置第一个阀门(即流量调节阀)；在第一个阀门之后再分三路，其一经由第二个阀门、第一脱重烃塔的导入管(指该塔处于吸附过程时的导入管)、第一脱重烃塔、第三阀门通向冷箱天然气第一通道的导入端，其二经由第四个阀门、第二脱重烃塔的导入管、第二脱重烃塔和第五阀门通向冷箱天然气第一通道的导入端，以及其三直接连接到冷箱的再生气第二通道的导出端；上述第二支路分别经由第十阀门和第十一阀门和经由第十二个阀门和第十三个阀门连接到再生气预冷却器的导入管；再生气预冷却器的导出端连接再生气气液分离器的导入管，再生气气液分离器的顶部导出管连接冷箱的再生气第一通道的导入端；在第一个脱重烃塔与第三个阀门之间引出支管和在第二个脱重烃塔与第五个阀门之间引出支管，这两个支管分别经由第八个阀门和第九个阀门之后汇合连接到加热器的一端，加热器的另一端连接到第三个脱重烃塔的一端(即顶端)，该第三个脱重烃塔的另一端(即下端)经由管道连接在第十二个阀门和第十三个阀门之间的管道上；在第一个脱重烃塔与第二个阀门之间引出支管和在第二个脱重烃塔与第四个阀门之间引出支管，这两个支管分别经由第 六个阀门和第七个阀门之后汇合连接到在第十阀门和第十一阀门之间的管道上；[0027]上述天然气第一通道的导出端口连接天然气气液分离器的导入管，天然气气液分离器的顶部导出端连接冷箱的天然气第二通道的导入端，冷箱的天然气第二通道的导出端连接液化天然气储罐；
[0028]上述再生气第一通道的导出端连接低温再生气气液分离器，低温再生气气液分离器的顶部导出端连接冷箱的再生气第二通道的导入端。 [0029]在另一个实施方式中，该装置包括:
[0030]第一脱重烃塔(T1)和第二脱重烃塔(T2)，第一脱重烃塔和第二脱重烃塔二者交替地处于吸附过程和再生过程，
[0031]加热器(E1)，
[0032]再生气气液分离器(VI)，
[0033]再生气预冷却器(E2)，
[0034]低温再生气气液分离器(V2)，
[0035]天然气气液分离器(V3)，和
[0036]冷箱(XI)，
[0037]每一个脱重烃塔具有一个或两个或多个吸附剂床层，
[0038]冷箱(XI)至少包括以下几个换热通道:天然气第一通道、天然气第二通道、再生气第一通道、再生气第二通道和用于为冷箱提供冷量的冷剂换热通道；
[0039]脱酸脱水后的天然气的输送管被分成两个支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上设置第一个阀门(V-1);在第一个阀门(V-1)之后再分三路，其一经由第二个阀门(V-2)、第一脱重烃塔(T1)的导入管、第一脱重烃塔(T1)、第三阀门(V-3)通向冷箱(XI)天然气第一通道的导入端，其二经由第四个阀门(V-4)、第二脱重烃塔(T2)的导入管、第二脱重烃塔(T2)和第五阀门(V-5)通向冷箱(XI)天然气第一通道的导入端，以及其三直接连接到冷箱(XI)的再生气第二通道的导出端；
[0040]在第一个脱重烃塔(T1)与第二个阀门(V-2)之间引出支管、在第二个脱重烃塔(T2)与第四个阀门(V-4)之间引出支管，在第一个脱重烃塔(T1)与第三个阀门(V-3)之间引出支管、在第二个脱重烃塔(T2)与第五个阀门(V-5)之间引出支管，这四个支管分别经由第八个阀门(V-8)、第九个阀门(V-9)、第十二个阀门(V-12)和第十三个阀门(V-13)之后汇合连接到再生气预冷却器(E2)的导入管，再生气预冷却器(E2)的导出管连接到再生气气液分离器(VI)的导入管，再生气气液分离器(VI)的顶部导出管连接冷箱(XI)的再生气第一通道的导入端；
[0041]上述天然气第一通道的导出端连接天然气气液分离器(V3)的导入管，天然气气液分离器(V3)的顶部导出端连接冷箱(XI)的天然气第二通道的导入端，冷箱(XI)的天然气第二通道的导出端连接液化天然气储罐；
[0042]上述再生气第一通道的导出端连接低温再生气气液分离器(V2)，低温再生气气液分离器(V2)的顶部导出端连接冷箱(XI)的再生气第二通道的导入端。
[0043]在第一个脱重烃塔(T1)与第二个阀门(V-2)之间引出支管和在第二个脱重烃塔(T2)与第四个阀门(V-4)之间引出支管，这两个支管分别经由第六个阀门(V-6)和第七个阀门(V-7)之后汇合连接到进入加热器(E1)之前的脱酸脱水后的天然气的输送管的第二支路上；[0044]上述第二支路连接加热器(El)之后分出两个支管，分别经由阀门(V-10)和阀门(V-11)连接到第三个阀门(V-3)与第一个脱重烃塔(T1)之间的管道上和第五个阀门(V-5)与第二个脱重烃塔(T2 )之间的管道上。
[0045]在本发明中，用于为冷箱提供冷量的冷量换热通道可以由本领域中的普通技术人员按照实际工艺需求而设计连接。作为一种优选的实施方式，冷量换热通道包括第五、第六和第七换热通道，为天然气、再生气的冷却提供冷量；第五换热通道一端连接冷剂入口端，另一端连接第一节流装置后连接至第七换热通道入口端；第六换热通道一端连接冷剂入口端，另一端连接第二节流装置后连接至第七换热通道。
[0046]冷箱中的冷量由冷剂提供，可以为单一冷剂(例如N2)、也可以为混合冷剂(例如由C1~C5和N2组成的混合冷剂，通常选自C1、C2、C3、C4和C5链状烃和N2中的四种、五种或六种，它们按照任意 体积比例或按照大约等同的体积比例混合)。
[0047]借助于各阀门来控制各个过程的进行。
[0048]每一个脱重烃塔的各吸附剂床层独立地装填活性炭及耐水硅胶中的一种或两种吸附剂。
[0049]本发明所述工艺中的各设备均在常压(latm，或0.10135MPa)下或高于大气压的压力(例如 0.1014MPa ~10.0MPa，优选 0.102MPa ~0.6.0MPa，例如 05.0MPa)下操作。
[0050]本发明的天然气脱重烃工艺，使本发明比常规工艺路线简单且达到很好的净化效果，并降低了净化过程能耗，而且各单元操作指标更加清晰明了、易控。
[0051]本发明提供的天然气脱重烃工艺，首先采用脱重烃吸附剂床层脱除大部分的重烃，而后进入冷箱中低温分离脱除剩余重烃；经处理后天然气中c6和c6+重烃组分脱除至LNG可溶解的程度(例如< 150ppm,优选< lOOppm,更优选< 80ppm,更优选< 50ppm);以部分天然气作为再生气体，再生气体经预冷却、分液、低温冷却、分液后，完成再生步骤，这部分再生气返回系统工艺气中。在本申请中，常温是指例如25°C。
[0052]本发明的优点:
[0053]1、利用吸附剂及低温分离相结合的脱重烃工艺，可使天然气中重烃含量达到要求的深度，解决了单独采用吸附剂不能使重烃的含量降低到很低的问题；
[0054]2、再生气体经预冷却、分离部分重烃后进一步经冷箱低温脱除重烃，可使再生气体返回工艺气体中时不会携带过多的重烃，解决了再生气体的来源及去向问题，且降低了脱重烃塔的负荷，减少了装置投资；
[0055]3、再生气不需单独的纯净气而是采用工艺气体，流程简单，同时由于是一个独立的系统，开停车方便；
[0056]4、采用三塔流程时，吹冷时可将已加热的脱重烃塔的热量转移至下一塔，系统能耗低。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]图1是其中一种实施方式的天然气脱重烃工艺装置图；
[0058]图2是另一种实施方式的天然气脱重烃工艺装置图。
【具体实施方式】[0059]本发明提供的天然气脱重烃工艺，采用吸附剂及低温分离相结合的脱重烃工艺；经脱酸脱水处理后的天然气，首先采用脱重烃吸附剂床层脱除气体中大部分的重烃，而后进入冷箱中低温分离脱除剩余重烃，经处理后天然气中c6和C6+重烃组分脱除至LNG可溶解的程度；以部分天然气作为再生气体，再生气体经预冷却、分液、低温冷却、分液后，完成再生步骤，这部分再生气返回系统工艺气中。
[0060]参照附图1，本发明的天然气脱重烃装置包括:
[0061]第一脱重烃塔(T1)和第二脱重烃塔(T2)，第一脱重烃塔和第二脱重烃塔二者交替地处于吸附过程和再生过程，
[0062]第三脱重烃塔(T3)(即，辅助脱重烃塔)，
[0063]加热器(E1)，
[0064]再生气气液分离器(V1)，
[0065]再生气预冷却器(E2)，
[0066]低温再生气气液分离器(V2)，
[0067]天然气气液分离器(V3)，和
[0068]冷箱(X1);
[0069]每一个脱重烃塔具有一个或两个或多个吸附剂床层，
[0070]冷箱至少包括以下几个换热通道:天然气第一通道、天然气第二通道、再生气第一通道、再生气第二通道和用于为冷箱提供冷量的冷剂换热通道。
[0071]脱酸脱水后的天然气(原料气或工艺气)的输送管被分成两个支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上设置第一个阀门V-1 ;在第一个阀门V-1之后再分三路，其一经由第二个阀门v-2、第一脱重烃塔T1的导入管(指该塔处于吸附过程时的导入管)、第一脱重烃塔T1、第三阀门V-3通向冷箱X1天然气第一通道的导入端，其二经由第四个阀门V-4、第二脱重烃塔T2的导入管、第二脱重烃塔T2和第五阀门V-5通向冷箱X1天然气第一通道的导入端，以及其三直接连接到冷箱X1的再生气第二通道的导出端；上述第二支路分别经由第十阀门V-10和第十一阀门V-11和经由第十二个阀门V-12和第十三个阀门V-13连接到再生气预冷却器E2的导入管；再生气预冷却器E2的导出端连接再生气气液分离器V1的导入管，再生气气液分离器V1的顶部导出管连接冷箱X1的再生气第一通道的导入端；在第一个脱重烃塔T1与第三个阀门V-3之间引出支管和在第二个脱重烃塔T2与第五个阀门V-5之间引出支管，这两个支管分别经由第八个阀门V-8和第九个阀门V-9之后汇合连接到加热器E1的一端，加热器的另一端连接到第三个脱重烃塔T3的一端(即顶端)，脱重烃塔T3的另一端(即下端)经 由管道连接在第十二个阀门V-12和第十三个阀门V-13之间的管道上；在第一个脱重烃塔T1与第二个阀门V-2之间引出支管和在第二个脱重烃塔T2与第四个阀门V-4之间引出支管，这两个支管分别经由第六个阀门V-6和第七个阀门V-7之后汇合连接到在第十阀门V-10和第十一阀门V-11之间的管道上；
[0072]上述天然气第一通道的导出端口连接天然气气液分离器V3的导入管，天然气气液分离器V3的顶部导出端连接冷箱X1的天然气第二通道的导入端，冷箱(X1)的天然气第二通道的导出端连接液化天然气储罐；
[0073]上述再生气第一通道的导出端连接低温再生气气液分离器V2，低温再生气气液分离器V2的顶部导出端连接冷箱X1的再生气第二通道的导入端。[0074]参照图2，本发明的装置包括:
[0075]第一脱重烃塔T1和第二脱重烃塔T2，第一脱重烃塔和第二脱重烃塔二者交替地处于吸附过程和再生过程，
[0076]加热器E1，
[0077]再生气气液分离器VI，
[0078]再生气预冷却器E2，
[0079]低温再生气气液分离器V2， [0080]天然气气液分离器V3，和
[0081]冷箱XI,
[0082]每一个脱重烃塔具有一个或两个或多个吸附剂床层，
[0083]冷箱XI至少包括以下几个换热通道:天然气第一通道、天然气第二通道、再生气第一通道、再生气第二通道和用于为冷箱提供冷量的冷剂换热通道；
[0084]脱酸脱水后的天然气的输送管被分成两个支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上设置第一个阀门V-1 ;在第一个阀门V-1之后再分三路，其一经由第二个阀门V-2、第一脱重烃塔T1的导入管、第一脱重烃塔T1、第三阀门V-3通向冷箱XI天然气第一通道的导入端，其二经由第四个阀门V-4、第二脱重烃塔T2的导入管、第二脱重烃塔T2和第五阀门V-5通向冷箱XI天然气第一通道的导入端，以及其三直接连接到冷箱XI的再生气第二通道的导出端；
[0085]在第一个脱重烃塔T1与第二个阀门V-2之间引出支管、在第二个脱重烃塔T2与第四个阀门V-4之间引出支管，在第一个脱重烃塔T1与第三个阀门V-3之间引出支管、在第二个脱重烃塔T2与第五个阀门V-5之间引出支管，这四个支管分别经由第八个阀门V-8、第九个阀门V-9、第十二个阀门V-12和第十三个阀门V-13之后汇合连接到再生气预冷却器E2的导入管，再生气预冷却器E2的导出管连接到再生气气液分离器VI的导入管，再生气气液分离器VI的顶部导出管连接冷箱XI的再生气第一通道的导入端；
[0086]上述天然气第一通道的导出端连接天然气气液分离器V3的导入管，天然气气液分离器V3的顶部导出端连接冷箱XI的天然气第二通道的导入端，冷箱XI的天然气第二通道的导出端连接液化天然气储罐；
[0087]上述再生气第一通道的导出端连接低温再生气气液分离器V2，低温再生气气液分离器V2的顶部导出端连接冷箱XI的再生气第二通道的导入端。
[0088]在第一个脱重烃塔T1与第二个阀门V-2之间引出支管和在第二个脱重烃塔T2与第四个阀门V-4之间引出支管，这两个支管分别经由第六个阀门V-6和第七个阀门V-7之后汇合连接到进入加热器E1之前的脱酸脱水后的天然气的输送管的第二支路上；
[0089]上述第二支路连接加热器E1之后分出两个支管，分别经由阀门V-10和阀门V-11连接到第三个阀门V-3与第一个脱重烃塔T1之间的管道上和第五个阀门V-5与第二个脱重烃塔T2之间的管道上。
[0090]优选地，当采用三塔等压吸附流程时，参照附图1说明天然气脱重烃工艺流程:
[0091]天然气脱重烃的装置由三台脱重烃塔ΤΙ、T2和T3、一台加热器E1、一台再生气预冷却器E2、一台再生气气液分离器V1、一台低温再生气气液分离器V2、一台天然气气液分离器V3组成；吸附剂脱重烃流程中，三台脱重烃塔中两台为主脱重烃塔T1、T2，一台辅助脱重烃塔T3，主脱重烃塔吸附及再生交替进行；脱重烃的再生分加热和吹冷两个步骤；经吸附剂及低温分离脱重烃处理后的天然气中C6和C6+重烃组分脱除至LNG可溶解的程度。
[0092]现以脱重烃塔T1吸附为例，说明其操作过程:
[0093]经脱酸脱水处理后的天然气首先分成两路气流G1和G2，两路气流的流量经流量调节阀V-ι调节:一路作为主流气体G1，一路作为再生气G2 ;其中主流气体G1经阀V-2直接去脱重烃塔T1，脱重烃塔T1中装填的重烃吸附剂将气体中大部分的重烃吸附下来；
[0094]从脱重烃塔出来已部分脱除重烃的天然气再经阀V-3进入冷箱XI的天然气第一通道中冷却至-30~-60°C后，出冷箱XI进入天然气气液分离器V3脱除天然气中剩余重烃；天然气气液分离器V3顶部气相进入冷箱XI的天然气第二通道冷却至_130°C~_166°C后得到LNG ；
[0095]另一台脱重烃塔T2处于再生过程，脱重烃塔T2的再生过程包括加热和吹冷两个步骤:
[0096]在加热再生步骤中，再生气依次经阀V-12、脱重烃塔T3、加热器E1、阀V_9、脱重烃塔T2、阀V-7、阀V-11后经再生气预冷却器E2冷却至常温，再经再生气气液分离器VI分离出重烃，再依次经冷箱XI的再生气第一通道冷却至-20~_60°C、低温再生气气液分离器V2分离重烃后回冷箱XI的再生气第二通道复热至常温，再与即将进入到处于吸附过程的脱重烃塔T1中的工艺气体汇合，经阀V-2进入正处于吸附过程的脱重烃塔T1，完成对脱重烃塔T2的加热过程。
[0097]再生气G2取自工艺气体，加热再生过程中不需要外来的任何载气，经再生步骤后再生气返回工艺气体。在对脱重烃塔T2进行加热的同时，再生气体对预脱重烃塔T3进行了冷却，将脱重烃塔T3内吸附剂及材料蓄热带走再进入加热器E1，降低加热再生所需的能量消耗。再生气体出正处于加热再生步骤的脱重烃塔T2、V-7、V-11、经再生气预冷却器E2、再生气气液分离器VI冷却、分离重烃后进一步经冷箱XI的再生气第一通道中冷却、低温脱除重烃，可使再生气体返回工艺气体中时不会携带过多的重烃，降低了脱重烃塔的负荷，减少了装置投资。
[0098]在吹冷步骤中，再生气G2依次经阀V-10、阀V-7、脱重烃塔T2、阀V_9、加热器E1、脱重烃塔T3、阀V-13后经再生气预冷却器E2冷却至常温，再经再生气气液分离器VI分离出重烃，再依次经冷箱XI的再生气第一通道冷却至-20~_60°C、低温再生气气液分离器V2分离重烃后回冷箱XI的再生气第二通道复热至常温，再与即将进入到处于吸附过程的脱重烃塔T1中的工艺气体汇合，经阀V-2进入正处于吸附过程的脱重烃塔T1中，完成对脱重烃塔T2的冷却过程。
[0099]同样，再生气取自工艺气体，吹冷过程中不需要外来的任何载气，经再生步骤后再生气返回工艺气体。在对脱重烃塔T2进行冷却的同时，再生气体对脱重烃塔T3进行了加热，将脱重烃塔T2内吸附剂及材料蓄热带走再进入加热器E1，降低加热再生所需的能量消耗。再生气体出此时正处于加热再生步骤的脱重烃塔T3、V-13、经再生气预冷却器E2、再生气气液分离器VI冷却、分离重烃后进一步经冷箱XI的再生气第一通道中冷却、低温脱除重烃，可使再生气体返回工艺气体中时不会携带过多的重烃，降低了脱重烃塔的负荷，减少了装置投资。
[0100]脱重烃塔T2经过上述加热和冷却过程后，等待进入下一次吸附操作。两台脱重烃塔交替吸附再生，通过各阀门程序控制，实现连续操作处理气体。
[0101]冷箱XI中的冷量由冷剂通过冷量换热通道提供。制冷剂由Ci~(:5和N2中的一种或几种组成，出制冷剂压缩系统的液体制冷剂进入冷箱XI的第五换热通道，在其中被预冷至约-135 °C~-169 °C，经第一台节流装置V-15节流至0.2~0.8MPaA后返回冷箱XI的第七换热通道；出制冷剂压缩系统的气体制冷剂进入冷箱XI的第六换热通道冷却至-30°C~_80°C，再经第二台节流装置V-16节流至0.2~0.8MPaA后反向进入冷箱XI的第七换热通道换热，复热至一定温度后返回制冷剂压缩系统。
[0102]优选地，当采用两塔等压吸附流程时，参照附图2说明天然气脱重烃工艺流程:
[0103]天然气脱重烃的装置由两台脱重烃塔T1和T2、一台加热器E1、一台再生气预冷却器E2、一台再生气气液分离器V1、一台低温再生气气液分离器V2、一台天然气气液分离器V3组成；两台脱重烃塔吸附及再生交替进行；脱重烃的再生分加热和吹冷两个步骤；经吸附剂及低温分离脱重烃处理后的天然气中C6和C6+重烃组分脱除至LNG可溶解的程度。
[0104]现以脱重烃塔T1吸附为例，说明其操作过程:
[0105]经脱酸脱水处理后的天然气首先分成两路气流G1和G2，两路气流的流量经流量调节阀V-ι调节:一路作为主流气体G1，一路作为再生气G2 ;其中主流气体G1经阀V-2直接去脱重烃塔T1，脱重烃塔T1中装填的重烃吸附剂将气体中大部分的重烃吸附下来；
[0106]从脱重烃塔出来已部分脱除重烃的天然气再经阀V-3进入冷箱XI的天然气第一通道中冷却至-30~-60°C后，出冷箱XI进入天然气气液分离器V3脱除天然气中剩余重烃；天然气气液分离器V3顶部气相进入冷箱XI的天然气第二通道冷却至_130°C~_166°C后得到LNG ；
[0107]另一台脱重烃塔T2处于再生过程，脱重烃塔T2的再生过程包括加热和吹冷两个步骤:
[0108]在加热再生步骤中，再生气依次经加热器E1、阀V-11、脱重烃塔T2、阀V-9后经再生气预冷却器E2冷却至常温，再经再生气气液分离器VI分离出重烃，再依次经冷箱XI的再生气第一通道冷却至-20~-60°C、低温再生气气液分离器V2分离重烃后回冷箱XI的再生气第二通道复热至常温，再与即将进入到处于吸附过程的脱重烃塔T1中的工艺气体汇合，经阀V-2进入正处于吸附过程的脱重烃塔T1，完成对脱重烃塔T2的加热过程。
[0109]再生气G2取自工艺气体，加热再生过程中不需要外来的任何载气，经再生步骤后再生气返回工艺气体。再生气体经冷箱XI的再生气第一通道中冷却、低温脱除重烃，可使再生气体返回工艺气体中时不会携带过多 的重烃，降低了脱重烃塔的负荷，减少了装置投资。
[0110]在吹冷步骤中，再生气G2依次经阀V-7、脱重烃塔T2、阀V_13后进入再生气预冷却器E2冷却至常温，再经再生气气液分离器VI分离出重烃，再依次经冷箱XI的再生气第一通道冷却至-20~_60°C、低温再生气气液分离器V2分离重烃后回冷箱XI的再生气第二通道复热至常温，再与即将进入到处于吸附过程的脱重烃塔T1中的工艺气体汇合，经阀V-2进入正处于吸附过程的脱重烃塔T1中，完成对脱重烃塔T2的冷却过程。
[0111]同样，再生气取自工艺气体，吹冷过程中不需要外来的任何载气，经再生步骤后再生气返回工艺气体。
[0112]脱重烃塔T2经过上述加热和冷却过程后，等待进入下一次吸附操作。两台脱重烃塔交替吸附再生，通过各阀门程序控制，实现连续操作处理气体。
[0113]冷箱Xl中的冷量同样由冷剂通过冷量换热通道提供。其中，本发明实施例中，每一个脱重烃塔的吸附剂床层独立地选自活性炭层、耐水硅胶层、活性炭和耐水硅胶混合物层中的一种或两种或多种。
[0114]所述工艺操作中的各设备在常压(latm，或0.10135MPa)下或高于大气压的压力(例如 0.1014MPa ~10.0MPa，优选 0.102MPa ~6.0MPa)下进行。
【权利要求】
1.一种天然气脱重烃工艺，其特征在于:经脱酸脱水处理后的天然气分成两部分，一部分作为工艺气体进入脱重烃工序，另一部分作为再生气进入再生工序，进入脱重烃工序的天然气在脱重烃塔吸附剂床层中脱除气体中大部分的C6和c6+重烃，从脱重烃塔出来已部分脱重烃的天然气再进入冷箱低温脱除剩余重烃，经处理后的天然气中c6和c6+重烃组分脱除至LNG可溶解的程度；进入再生工序的天然气作为脱重烃塔再生过程的再生气体，完成再生过程后，该部分再生气返回系统工艺气体中。
2.根据权利要求1所述的一种天然气脱重烃工艺，采用两塔或三塔等压吸附流程脱除天然气中的重烃。
3.根据权利要求1-2所述的一种天然气脱重烃工艺，其特征在于:经脱酸脱水处理后的天然气首先分成两条支路，经流量调节阀(V-1)调节两条支路的天然气流量:第一路气体G1和第二路气体G2 ;其中第一路气体G1作为工艺气直接去处于吸附过程的第一脱重烃塔(T1)或第二脱重烃塔(T2)，其中第一脱重烃塔和第二脱重烃塔交替进行吸附过程和再生过程，处于吸附过程的脱重烃塔(T1或T2)中装填的重烃吸附剂将气体中大部分的重烃吸附下来；从脱重烃塔出来已部分脱除重烃的天然气进入冷箱(XI)的天然气第一通道中冷却至-30~-60°C后，出冷箱(XI)进入天然气气液分离器(V3)脱除天然气中剩余重烃；天然气气液分离器(V3)顶部气相进入冷箱(XI)的天然气第二通道冷却至_130°C~_166°C后得到LNG ； 第二路气体G2作为再生气进入再生过程，其中脱重烃塔的再生过程包括加热再生和吹冷两个步骤，在加热再生步骤中，该第二路气体首先经第三脱重烃塔(T3)进行脱重烃，然后经加热器(E1)升温至150~280°C，流过并加热需要再生的脱重烃塔(T2或T1)，使吸附剂升温，其中的重烃得以解吸出来，解吸气经再生气预冷却器(E2)预冷却至常温、经再生气气液分离器(VI)分液、进入冷箱(XI)的再生气第一通道中低温冷却至-20~-60°C、在低温再生气气液分离器(V2)中分液和返回冷箱(XI)的再生气第二通道中复热至常温后，再与作为原料气的第一路气体混合，然后去处于吸附过程的脱重烃塔；在吹冷过程中，来自工艺气的再生气体直接去处于再生过程的第二脱重烃塔(T2)或第一脱重烃塔(T1)，将脱重烃塔温度降至常温，然后再经加热器(E1)加热后去所述第三脱重烃塔(T3)，对第三脱重烃塔(T3)中的吸附剂进行加热再生，再生气体然后经再生气预冷却器(E2)预冷却至常温、经再生气气液分离器(VI)分液、进入冷箱(XI)的再生气第一通道中低温冷却至-20~-60°C、在低温再生气气液分离器(V2)中分液和返回冷箱(XI)的再生气第二通道中复热至常温后与作为原料气(工艺气)的另一路气体混合，最后去处于吸附过程的第一脱重烃塔(T1)或第二脱重烃塔(T2)；其中，冷箱中的冷量由冷剂通过冷量换热通道提供。
4.根据权利要求1-3所述的一种天然气脱重烃工艺，其特征在于:脱重烃塔吸附剂床层装填选自活性炭以及耐水硅胶中的一种或两种吸附剂。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的天然气脱重烃工艺，其特征在于:所述冷箱的冷量由单一冷剂或混合冷剂提供。
6.一种天然气脱重烃装置，其特征在于:该装置包括:第一脱重烃塔(T1)和第二脱重烃塔(T2)，第一脱重烃塔和第二脱重烃塔二者交替地处于吸附过程和再生过程，第三脱重烃塔(T3)，加热器(E1)，再生气气液分离器(VI)，再生气预冷却器(E2)，低温再生气气液分离器(V2)，天然气气液分离器(V3)，和冷箱(XI)，每一个脱重烃塔具有一个或两个或多个吸附剂床层，冷箱(XI)至少包括以下几个换热通道:天然气第一通道、天然气第二通道、再生气第一通道、再生气第二通道和用于为冷箱提供冷量的冷剂换热通道；脱酸脱水后的天然气的输送管被分成两个支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上设置第一个阀门(V-1);在第一个阀门(V-1)之后再分三路，其一经由第二个阀门(V-2)、第一脱重烃塔(T1)的导入管、第一脱重烃塔(T1)、第三阀门(V-3)通向冷箱(XI)天然气第一通道的导入端，其二 经由第四个阀门(V-4)、第二脱重烃塔(T2)的导入管、第二脱重烃塔(T2)和第五阀门(V-5)通向冷箱(XI)天然气第一通道的导入端，以及其三直接连接到冷箱(XI)的再生气第二通道的导出端；上述第二支路分别经由第十阀门(V-10)和第十一阀门(V-11)和经由第十二个阀门(V-12)和第十三个阀门(V-13)连接到再生气预冷却器(E2)的导入管；再生气预冷却器(E2)的导出端连接再生气气液分离器(VI)的导入管，再生气气液分离器(VI)的顶部导出管连接冷箱(XI)的再生气第一通道的导入端；在第一个脱重烃塔(T1)与第三个阀门(V-3)之间引出支管和在第二个脱重烃塔(T2)与第五个阀门(V-5)之间引出支管，这两个支管分别经由第八个阀门(V-8)和第九个阀门(V-9)之后汇合连接到加热器(E1)的一端，加热器的另一端连接到第三个脱重烃塔(T3)的一端，脱重烃塔(T3)的另一端经由管道连接在第十二个阀门(V-12)和第十三个阀门(V-13)之间的管道上；在第一个脱重烃塔(T1)与第二个阀门(V-2)之间引出支管和在第二个脱重烃塔(T2)与第四个阀门(V-4)之间引出支管，这两个支管分别经由第六个阀门(V-6)和第七个阀门(V-7)之后汇合连接到在第十阀门(V-10)和第十一阀门(V-11)之间的管道上；上述天然气第一通道的导出端连接天然气气液分离器(V3)的导入管，天然气气液分离器(V3)的顶部导出端连接冷箱(XI)的天然气第二通道的导入端，冷箱(XI)的天然气第二通道的导出端连接液化天然气储罐；上述再生气第一通道的导出端连接低温再生气气液分离器(V2)，低温再生气气液分离器(V2)的顶部导出端连接冷箱(XI)的再生气第二通道的导入端。
7.根据权利要求6所述的脱重烃装置，其特征在于:每一个脱重烃塔的各吸附剂床层独立地装填选自活性炭以及耐水硅胶中的一种或两种吸附剂。
8.根据权利要求6或7所述的天然气脱重烃装置，其特征在于:所述冷箱的冷量由单一冷剂或混合冷剂提供。
9.一种天然气脱重烃装置，其特征在于:该装置包括:第一脱重烃塔(T1)和第二脱重烃塔(T2)，第一脱重烃塔和第二脱重烃塔二者交替地处于吸附过程和再生过程，加热器(El)，再生气气液分离器(VI)，再生气预冷却器(E2)，低温再生气气液分离器(V2)，天然气气液分离器(V3)，和冷箱(XI)，每一个脱重烃塔具有一个或两个或多个吸附剂床层，冷箱(XI)至少包括以下几个换热通道:天然气第一通道、天然气第二通道、再生气第一通道、再生气第二通道和用于为冷箱提供冷量的冷剂换热通道；脱酸脱水后的天然气的输送管被分成两个支路即第一支路和第二支路，其中在第一支路上设置第一个阀门(V-1);在第一个阀门(V-1)之后再分三路，其一经由第二个阀门(V-2)、第一脱重烃塔(T1)的导入管、第一脱重烃塔(T1)、第三阀门(V-3)通向冷箱(XI)天然气第一通道的导入端，其二经由第四个阀门(V-4)、第二脱重烃塔(T2)的导入管、第二脱重烃塔(T2)和第五阀门(V-5)通向冷箱(XI)天然气第一通道的导入端，以及其三直接连接到冷箱(XI)的再生气第二通道的导出端；在第一个脱重烃塔(T1)与第二个阀门(V-2)之间引出支管、在第二个脱重烃塔(T2)与第四个阀门(V-4)之间引出支管，在第一个脱重烃塔(T1)与第三个阀门(V-3)之间引出支管、在第二个脱重烃塔(T2) 与第五个阀门(V-5)之间引出支管，这四个支管分别经由第八个阀门(V-8)、第九个阀门(V-9)、第十二个阀门(V-12)和第十三个阀门(V-13)之后汇合连接到再生气预冷却器(E2)的导入管，再生气预冷却器(E2)的导出管连接到再生气气液分离器(VI)的导入管，再生气气液分离器(VI)的顶部导出管连接冷箱(XI)的再生气第一通道的导入端；上述天然气第一通道的导出端连接天然气气液分离器(V3)的导入管，天然气气液分离器(V3)的顶部导出端连接冷箱(XI)的天然气第二通道的导入端，冷箱(XI)的天然气第二通道的导出端连接液化天然气储罐；上述再生气第一通道的导出端连接低温再生气气液分离器(V2)，低温再生气气液分离器(V2)的顶部导出端连接冷箱(XI)的再生气第二通道的导入端；在第一个脱重烃塔(T1)与第二个阀门(V-2)之间引出支管和在第二个脱重烃塔(T2)与第四个阀门(V-4)之间引出支管，这两个支管分别经由第六个阀门(V-6)和第七个阀门(V-7)之后汇合连接到进入加热器(E1)之前的脱酸脱水后的天然气的输送管的第二支路上；上述第二支路连接加热器(E1)之后分出两个支管，分别经由阀门(V-10)和阀门(V-11)连接到第三个阀门(V-3)与第一个脱重烃塔(T1)之间的管道上和第五个阀门(V-5)与第二个脱重烃塔(T2)之间的管道上。
10.根据权利要求9所述的脱重烃装置，其特征在于:每一个脱重烃塔的各吸附剂床层独立地装填选自活性炭以及耐水硅胶中的一种或两种吸附剂。
【文档编号】C10L3/10GK103642552SQ201310728979
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】何振勇, 张生, 蔚龙, 郑忠英 申请人:新地能源工程技术有限公司