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江苏航烨能源LNG冷能利用:轻烃高压分离
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2024-07-10 | 1204 次浏览 | 分享到:
本文介绍的工艺以较小的泵和压缩机功耗为代价获得高附加值的甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)和液化石油气(LPG)产品,且轻烃分离工艺的效益随着C2H6含量增大而增大。航烨能源专注于LNG冷能回收技术和制冷循环装置的深度研发、创新设计、高效生产及全方位安装服务。


通过有效利用液化天然气(LNG)蕴含的冷能,航烨能源设计了一种创新的轻烃资源回收流程,该流程旨在以较低的能量消耗同时实现LNG的气化与高价值轻烃(如乙烷和液化石油气LPG)的有效分离。本方案的核心在于调整脱甲烷塔与脱乙烷塔的操作条件:脱甲烷塔在高压环境下运作,确保分离出的富甲烷天然气能够更经济地压缩至管道输送所需的压力;而脱乙烷塔则设定在常压条件下运行,直接产出常压液态乙烷及LPG产品,这一设置极大地便利了后续产品的储存与运输。

特别地,脱甲烷塔中再沸器的热能需求仅依赖于少量的天然气燃烧供给,经精确计算,这一消耗仅占总体天然气用量的约1%,极大地降低了能耗成本。另一方面,脱乙烷塔中冷凝过程所需的冷量则直接来源于LNG本身,实现了冷能的高效循环利用。该流程展现出了卓越的轻烃回收效率,总体回收率超过90%,其中乙烷的回收率更是高达约85%,显著提升了资源利用率。进一步地,基于特定气源成分的模拟分析显示,乙烷含量及其市场价格的变化对整体装置的经济性具有显著影响,但总体而言,采用此流程进行轻烃回收的经济效益十分可观,为LNG冷能利用开辟了新途径。

LNG,即液化天然气,是在极低温条件下转化为液态以便于运输和储存的天然气。在投入实际应用之前,LNG需要经历气化过程,而这一转化过程中会释放出大量冷能,每公斤LNG气化可释放约840千焦的热量,这一冷能资源的回收不仅在经济上具有显著效益,还对社会可持续发展贡献良多。

当前,全球LNG贸易中,许多货物实际上是含有较高比例轻烃(如乙烷、丙烷等,其摩尔含量超过10%)的湿气。这些轻烃成分不仅是乙烯裂解工艺中极为优质的原料,相比传统石脑油原料,使用它们能够减少约30%的装置投资,降低30%的能耗,并综合降低10%的生产成本。

因此,开发一种高效利用LNG冷能的技术,不仅可以将LNG中的轻烃资源有效分离出来,如高附加值的乙烷和液化石油气(LPG,主要由C3+烃类组成),而且这一过程还能自然而然地实现LNG的气化,同时避免了额外制冷设备的投入,以极低的能耗获得高价值的副产品。这种创新的冷能利用方式,无疑是LNG产业链中一种极具前景的增值策略。

轻烃分离流程

常压 LNG 通过泵加压到 4.5 MPa,预热后进入脱甲烷塔(T-101),该塔的操作压力为 4.3 MPa。通过脱甲烷塔 99.99%以上的甲烷被回收,浓缩后的天然气(4)通过压缩机加压到管输压力并进入天然气管网。分离出的C2+(5)节流降压至 0.2 MPa,之后进入脱乙烷塔(T-102)。该塔的操作压力为 0.11 MPa,通过精馏分离在塔顶得到纯度为 99.99 %的常压液态乙烷产品,塔底得到常压 LPG产品(C3+)。脱甲烷塔中再沸器的温度大约为 50~70 ℃,其热耗可由轻烃分离后的天然气燃烧提供:脱乙烷塔中冷凝器所需的冷量由LNG提供,再沸器的温度大约为-20—-35 ℃,可直接使用空气或水加热。

 

图1 利用LNG冷能的轻烃分离高压流程 

以某LNG接收站为例其进口量为110×104t·a1轻烃含量较高具有湿气特性其摩尔组分为:甲烷90∙16乙烷5∙22丙烷3∙10异丁烷0∙45正丁烷0∙82异戊烷0∙04正戊烷0∙030∙18%。LNG储存压力为0∙125MPa温度为对应的饱和温度-158∙3℃供气压力为7∙65MPa

使用图1的流程对LNG进行轻烃分离。装置处理量为122∙5t·h115×104m3·h1)。分离得到的天然气流量为99∙55t·h113∙7×104m3·h1其中甲烷摩尔含量为98∙8%;乙烷产量为9∙031t·h1纯度为99∙99%;LPG产量为13∙93t·h1。流程的轻烃(C3+)回收率为90∙38乙烷回收率为85∙67%。将天然气压缩到8MPa系统总功耗(泵与压缩机)为1534kW。脱乙烷塔冷凝器冷负荷为2893kWLNG加热到-129℃;脱乙烷塔再沸器热负荷为615∙6kW温度为-31℃可使用空气或水加热;脱甲烷塔再沸器热耗为14∙38MW使用轻烃分离后的天然气燃烧加热需消耗天然气约1∙04t·h1约占分离出的天然气的1则得到的天然气流量约为98∙5t·h113∙56×104m3·h1)。

航烨能源提供了一种创新的LNG冷能回收流程,专门用于提取其中的轻烃资源,该流程以其简洁的结构设计和较低的设备投资成本脱颖而出。在此流程中,脱甲烷塔在高压环境下高效运作,分离出的富甲烷天然气仅需较小的能量消耗即可通过压缩机轻松提升至管道输送所需的压力,从而优化了能源利用。同时,脱乙烷塔则在常压条件下运行,直接产出常压下的液态乙烷及LPG产品,这一设置极大地方便了产品的后续储存与运输环节,此流程展现出了卓越的乙烷回收能力,回收率可达到约85%

航烨能源专注于LNG冷能回收技术和制冷循环装置的深度研发、创新设计、高效生产及全方位安装服务。我们致力于为客户提供量身定制的LNG冷能系统解决方案,全方位满足您的需求,欢迎来电咨询。

 

 


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