一种从含氦天然气提取轻烃及粗氦的系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种含氦天然气的轻烃提取与粗氦的提取，特别是涉及一种从含氦天然气提取轻烃及粗氦的系统，属于含氦天然气的轻烃提取与粗氦的提取技术领域。


背景技术：

2.氦气是惰性气体的一种，是重要的战略物资，作为一种保护气体和超低温冷冻剂在航天、国防、半导体生产、核磁共振及气体检漏方面具有非常重要的用途。氦气主要存在于天然气中，从天然气中提取氦是氦气的主要工业来源。
3.我国天然气中氦气含量少，单独从天然气中提取氦气成本高，液化天然气是一种清洁能源，随着国内天然气液化装置的兴起，实行lng和粗氦提取联产使提氦有一定的经济可行性，但由于我国天然气液化装置单套规模不大，比较分散，另外氦含量低，对于小型的天然气液化装置，联产提氦的经济性不大。
4.目前我国对乙烯的需求量大很大，其中乙烷制取乙烯比其它原料制取乙烯更好的经济性，目前我国已建或正在建设多个乙烷制乙烯项目，且乙烯大多为进口，这也推动了国内天然气提取乙烷的发展，如已建成的长庆油田上古天然气处理总厂轻烃提取项目，大牛地气体也已在规划其轻烃的提取，其特点气量大。
5.对于含有氦气的天然气，在提取轻烃的同时提取氦气，可使其提氦的经济可行性需要进一步提升为此设计一种从含氦天然气提取轻烃及粗氦的系统来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的是为了提供一种从含氦天然气提取轻烃及粗氦的系统。
7.本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：
8.一种从含氦天然气提取轻烃及粗氦的系统，包括乙烷脱碳脱水系统，所述乙烷脱碳脱水系统分别与乙烷冷凝分离器和主换热器连通，所述乙烷冷凝分离器连通乙烷冷凝器，所述乙烷冷凝器与乙烷塔连通，所述乙烷冷凝分离器还与乙烷冷凝回流泵连通，且所述乙烷冷凝回流泵与所述乙烷塔连通，所述乙烷塔还分别与轻烃复热器和乙烷塔再沸器连通，所述轻烃复热器与轻烃控制阀连通，且所述轻烃控制阀与脱甲烷塔再沸器连通，所述脱甲烷塔再沸器的顶部设有脱甲烷塔，且所述脱甲烷塔分别于乙烷冷凝器、重烃泵、重烃节流阀、第四节流阀和主换热器连通，所述重烃泵分别于第五节流阀和乙烷冷凝器连通，且所述乙烷冷凝器与所述第五节流阀的另一端连通，所述重烃节流阀的另一端连通重烃分离器，所述重烃分离器连通氦浓缩塔再沸器和主换热器，所述氦浓缩塔再沸器的顶部设有氦浓缩塔，且所述氦浓缩塔和氦浓缩塔再沸器之间通过第一节流阀连通，所述第四节流阀的另一端连通氦浓缩塔再沸器和第三节流阀，所述氦浓缩塔连通第二节流阀，且所述第二节流阀的另一端连通主换热器，所述脱甲烷塔再沸器连通主换热器，天然气通入至脱甲烷塔再沸器内，所述主换热器连通浓缩氦脱氢系统，所述浓缩氦脱氢系统连通浓缩氦脱碳脱水系统，所述浓缩氦脱碳脱水系统回连通主换热器，所述主换热器连通氮循环压缩机，所述氮循环
粗氦塔，27-粗氦塔再沸器，28-粗氦冷凝器，29-粗氦冷凝分离器，30-lng节流阀，31-氮循环压缩机，32-氮循环压缩机冷却器，33-第一液氮节流阀，34-第二液氮节流阀，35-冷剂压缩机，36-冷剂压缩机冷却器，37-轻烃复热器，38-冷剂提升泵，39-冷剂节流阀。
具体实施方式
25.为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
26.如图1所示，本实施例提供的一种从含氦天然气提取轻烃及粗氦的系统，包括乙烷脱碳脱水系统22，乙烷脱碳脱水系统22分别与乙烷冷凝分离器19和主换热器1连通，乙烷冷凝分离器19连通乙烷冷凝器18，乙烷冷凝器18与乙烷塔17连通，乙烷冷凝分离器19还与乙烷冷凝回流泵20连通，且乙烷冷凝回流泵20与乙烷塔17连通，乙烷塔17还分别与轻烃复热器16和乙烷塔再沸器21连通，轻烃复热器16与轻烃控制阀15连通，且轻烃控制阀15与脱甲烷塔再沸器12连通，脱甲烷塔再沸器12的顶部设有脱甲烷塔11，且脱甲烷塔11分别于乙烷冷凝器18、重烃泵13、重烃节流阀10、第四节流阀9和主换热器1连通，重烃泵13分别于第五节流阀14和乙烷冷凝器18连通，且乙烷冷凝器18与第五节流阀14的另一端连通，重烃节流阀10的另一端连通重烃分离器3，重烃分离器3连通氦浓缩塔再沸器4和主换热器1，氦浓缩塔再沸器4的顶部设有氦浓缩塔7，且氦浓缩塔7和氦浓缩塔再沸器4之间通过第一节流阀5连通，第四节流阀9的另一端连通氦浓缩塔再沸器4和第三节流阀8，氦浓缩塔7连通第二节流阀6，且第二节流阀6的另一端连通主换热器1，脱甲烷塔再沸器12连通主换热器1，天然气通入至脱甲烷塔再沸器12内，主换热器1连通浓缩氦脱氢系统23，浓缩氦脱氢系统23连通浓缩氦脱碳脱水系统24，浓缩氦脱碳脱水系统24回连通主换热器1，主换热器1连通氮循环压缩机31，氮循环压缩机31连通氮循环压缩机冷却器32。
27.总工作原理：脱水和脱汞后先经过脱甲烷塔再沸器12后进入主换热器1冷却和冷凝后进入重烃分离器3分离重烃后，气相分为两股，一股在进入主换热器1液化、过冷后节流进入氦浓缩塔7顶部作为洗涤液，另外一股经过氦浓缩塔再沸器4提供热源而自身被液化后通过第一节流阀5节流进入氦浓缩塔7中部，从氦浓缩塔7顶部得到浓缩氦气，该浓缩氦气含有co2、还有氢气等，浓缩氦气经过主换热器1复热后先进行进入脱氢系统23脱除部分氢气，然后进入脱碳脱水系统24脱co2和水后再进入主换热器1冷却和低温换热器2部分冷凝后通过浓缩氦节流阀25节流进入粗氦塔26，粗氦塔26塔顶气进入粗氦冷凝器28冷凝后进入粗氦冷凝分离器29进行气液分离，液相回到粗氦塔26作为回流液，气相为低温粗氦，该粗氦依次经过低温换热器2和主换热器1复热后去精制；粗氦塔再沸器24底部得到液态天然气，该天然气节流后通过lng节流阀30节流后依次低温换热器2和主换热器1复热后去做系统的燃料气。氦浓缩塔7底部出来的液态天然气分为两股，一股通过节流阀9节流进入脱甲烷塔11顶部作为洗涤液，另外一股通过节流阀8节流进入主换热器1复热，然后进入脱甲烷塔10中部，重烃分离器3底部出来的液态重烃通过节流阀10节流后进入脱甲烷塔11中部，在脱甲烷塔11下部位置收集液体，该液体进入重烃泵12增压后分为两部分，一部分去乙烷塔冷凝器17为乙烷冷凝器18提供冷源，该液体复热后与另外一股液体通过节流阀14后一起汇合在进入脱甲烷塔11下部，脱甲烷塔11顶气为贫气，该贫气经过主换热器1复热后外输，脱甲烷塔11塔底得到c2以上产品，该产品先经过轻烃复热器16复热后进入乙烷塔17中部，乙烷塔17塔
顶气经过乙烷冷凝器18冷凝后进入乙烷冷凝分离器19，乙烷冷凝分离器19液相经过乙烷回流泵20增压进入乙烷塔17顶部作为回流液，乙烷冷凝分离器19顶部为气相乙烷，该乙烷co2含量高不符合要求，气相乙烷去脱碳脱水系统22脱除co2和h2o，然后在返回主换热器1冷却、液化和过冷后得到液态乙烷产品，乙烷塔17底部的液体进入乙烷塔再沸器21，气相返回乙烷塔17进行精馏，液相为c3+产品，该产品可进一步分离得到液化石油气和稳定轻烃产品，氮循环制冷系统中，从氮循环压缩机冷却器32出来的氮气进入主换热器1冷却后进入粗氦塔再沸器27提供热源后再进入低温换热器2继续冷却、液化和过冷，然后分为两股，一股通过节流阀33进入粗氦冷凝器28提供冷源，另外一股液氮通过节流阀与从粗氦冷凝器28返回氮气汇合后依次通过低温换热器2和主换热器1复热后进入氮循环压缩机31增压，完成一个循环，混合冷剂节流制冷循环系统中从冷剂压缩机35出来的混合冷剂先通过冷却器36冷却，然后经过轻烃复热器16进一步冷却后进入冷剂分离器37分离，液相经过冷剂提升泵38后与冷剂分离器37的气相冷剂在主换热器入口混合后经过主换热器1冷却、液化和过冷，然后通过节流阀39节流返回主换热器1复热后进入冷剂压缩机35增压，从而完成节流制冷循环。
28.在本实施例中，氮循环压缩机冷却器32回连通主换热器1，主换热器1排出燃料气和粗氦。
29.主换热器1和低温换热器2采用铝制板翅式换热器，可实现多股流换热。
30.在本实施例中，主换热器1通过冷剂节流阀39相互连通，主换热器1连通冷剂压缩机35，且冷剂压缩机35连通冷剂压缩机冷却器36，冷剂压缩机冷却器36连通轻烃复热器16，轻烃复热器16连通冷剂提升泵38和轻烃复热器37，轻烃复热器37和冷剂提升泵38回连通主换热器1。
31.氦浓缩塔7设置轻烃提取之前，氦浓缩塔7带有再沸器4，从重烃分离器3出来的天然气分为两股，一股进入主换热器1液化过冷后作为氦浓缩塔的洗涤液，另外一股作为氦浓缩塔再沸器的热源，然后节流进氦浓缩塔，最大限度的提取氦气。
32.浓缩氦气含有co2,还有氢气，为了防止冻堵，浓缩氦气复热到常温后要进行co2脱除，同时结合气态乙烷的co2脱除采用胺液脱除方法，浓缩氦气的脱除也采用胺液脱除，两者的胺液再生系统共用。为了降低粗氦精制成本，浓缩氦气复热后先进行部分脱氢，然后才进行co2和h20脱除。
33.粗氦塔的冷源和热源都由氮气循环系统提供，高压循环氮气先经过主换热器1冷却后进入粗氦塔再沸器27提供热源，然后在进入低温换热器2冷却、液化和过冷，然后分为两股，一股去粗氦冷凝器提供冷源，另外一股节流与从粗氦冷凝来的循环氮气汇合一起依次经过低温换热器2和主换热器1回收冷量后进入循环氮压缩机。
34.从氦浓缩塔塔底出来的液态天然气分为两股，另外一股节流后进入主换热器复热到一定温度进入脱甲烷塔中部，以降低混合冷剂压缩机及脱甲烷塔再沸器负荷；另外一股节流后作为洗涤液进入脱甲烷塔塔顶。
35.从脱甲烷塔下部合适位置先收集液体，然后通过重烃泵增压后分为两部分，一部分去作为乙烷塔冷凝器的冷源，另外一股通过节流阀后与从乙烷塔冷凝返回的重烃汇合一起再进入脱甲烷塔下部，温度匹配比较好。
36.脱甲烷塔塔底的液体先与缓和冷剂换热后再进入乙烷塔，可减少乙烷塔再沸器负
荷，同时也可降低混合冷剂压缩机负荷。
37.采用单一混合冷剂单级节流制冷流程为轻烃分离，氦气浓缩和乙烷液化提供冷量。冷剂通过混合冷剂压缩机冷却器先经过混合冷剂换热器进一步冷却后再分离，然后液相通过冷剂提升泵与冷剂分离器气相冷剂在主换热器中混合后冷却、液化和过冷后节流返回主换热器复热提供冷量，完成循环制冷，流程简单。
38.在本实施例中，主换热器1连通低温换热器2，低温换热器2通过浓缩氦节流阀25连通粗氦塔26，粗氦塔26顶部安装有粗氦冷凝器28底部安装有粗氦塔再沸器27，低温换热器2通过粗氦冷凝分离器29连通粗氦塔26。
39.在本实施例中，低温换热器2连通粗氦塔再沸器27，低温换热器2连通第二液氮节流阀34，第二液氮节流阀34的另一端连通低温换热器2和第一液氮节流阀33，第一液氮节流阀33的另一端连通粗氦冷凝器28。
40.在本实施例中，主换热器1连通粗氦塔再沸器27，低温换热器2连通粗氦冷凝器28。
41.以上，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。