一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法和装置

技术领域

本发明属于天然气加工处理技术领域，具体涉及一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法，还涉及该混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置。

背景技术

长庆气田所产上古生界气藏天然气(简称上古天然气)中含有一定量的C

原油/石脑油目前是中国乙烯生产最主要的原料。乙烯裂解生产中，所有轻烃资源均最大程度用于生产乙烯。目前国际上轻烃裂解制乙烯的原料主要以乙烷和丙烷为主。国内基本上没有乙烷资源，是紧缺的“稀有”资源。乙烷的主要用途是制乙烯，乙烷裂解制乙烯拥有其他原料不具备的优越性。由轻烃裂解生产乙烯工艺中，原料由重到轻，乙烯产率显著升高，原料越轻，公用工程的消耗越少，单位能耗也减少，装置投资越小，乙烷制乙烯生产成本约是石脑油的三分之二。开发新的天然气回收乙烷工艺技术，将对我国乙烯生产体系产生一次重大的变革。

回收天然气中乙烷等轻烃需要采用深冷分离工艺，采用了“冷剂制冷+膨胀制冷、双气过冷、低温精馏”乙烷回收工艺技术，上述工艺不适应长庆气田上古气藏含天然气，主要有以下原因：

①天然气回收乙烷组分必须采用深冷工艺，常规深冷工艺需要深度脱除CO

②长庆气田上古气藏乙烷组分含量偏低，采用常规工艺的乙烷回收率不到80％，经济效益较差。对于适合规模效应的天然气回收乙烷组分，回收率一般应大于90％以上，其规模经济效益才能体现。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法，可以在线调节冷剂系统的冷剂循环量以及配比、降低冷剂系统冷剂的排放量。

本发明的另一个目的是提供上述混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置。

本发明所采用的技术方案是，一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法，包括如下步骤：

步骤1，低压常温冷剂经入口分离器分离后，经一级流量计和压力检测计进入离心式压缩机；

步骤2，将步骤1增压后的混合冷剂后引入段间空冷器进行冷却，并送至段间分离器进行气液分离，气相进入离心式压缩机二次增压，并输送至末级空冷器进行冷却，再送至出口分离器进行气液分离；

步骤3，将步骤2分离后的混合冷剂送至重沸器进行预冷，经冷剂分离器分离后气相、液相经冷剂泵增压一起送至冷箱过冷、节流、复热后，输送至入口分离器分离形成循环；

步骤4，将步骤3空冷后的混合冷剂经一级防喘阀、末级防喘阀分别送至入口分离器分离和段间分离器形成防喘控制；

步骤5，将步骤4段间分离器分离的液相返回入口分离器分离，出口分离器液相输送至冷剂分离器；

步骤6，将步骤5冷剂分离器分离后的液相经冷剂增压泵增压，其富余的重组份冷剂输送至液相冷剂罐，低液位时返回至冷剂分离器。

本发明的特点还在于，

还包括步骤7，液相冷剂罐的液相经冷剂增压泵增压输送至冷剂分离器或自压至入口分离器分离。

还包括步骤8，冷剂系统冷剂富余或冷剂系统检修时，冷剂经出口分离器、气相冷剂回收阀、第一大小头输送至冷剂收集总管，冷剂系统补充冷剂时，打开气相冷剂补充阀把冷剂补充回冷剂系统。

本发明所采用的另一技术方案是，一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置，至少包括入口分离器、离心式压缩机、段间空冷器、段间分离器、末级空冷器、出口分离器、重沸器、冷剂分离器、冷剂增压泵、主冷箱、液相冷剂罐、冷剂收集总管；

入口分离器通过管线连接离心式压缩机；离心式压缩机通过管线分别连接段间空冷器、段间分离器、末级空冷器；末级空冷器通过管线连接出口分离器；段间空冷器通过管线连接段间分离器；段间分离器通过管线连接出口分离器；出口分离器通过管线分别连接重沸器、冷剂分离器，冷剂分离器通过管线分别连接主冷箱、液相冷剂罐、冷剂增压泵；冷剂增压泵与液相冷剂罐通过管线连接；液相冷剂罐通过管线连接入口分离器；入口分离器通过管线分别连接主冷箱、段间分离器；冷剂增压泵、液相冷剂罐均与主冷箱通过管线连接；末级分离器、重沸器通过管线均连接冷剂收集总管；冷剂收集总管通过管线连接入口分离器。

本发明的特点还在于，

入口分离器与离心式压缩机之间的管线上设置有一级流量计和压力检测计，离心式压缩机与段间分离器之间的管线上设置有二级流量计，段间分离器与出口分离器之间的管线上设置有末级防喘阀。

出口分离器与冷剂分离器之间的管线上设置有第二液位调节阀；冷剂分离器与冷剂增压泵之间的管线上设置有第一出液阀；冷剂分离器与液相冷剂罐之间的管线上设置有冷剂回液阀、进液阀；液相冷剂罐与主冷箱之间的管线上设置有气相平衡阀；液相冷剂罐与冷剂增压泵之间的管线上设置有第三出液阀；冷剂增压泵与主冷箱之间的管线上设置有液位控制阀。

冷剂分离器上设置有第一液位计；液相冷剂罐上设置有第二液位计；主冷箱上设置有J-T阀；液相冷剂罐与入口分离器之间的管线上设置有第三出液阀。

冷剂收集总管与入口分离器之间的管线上设置有气相冷剂补充阀、第二大小头；末级分离器与冷剂收集总管之间的管线上设置有气相冷剂回收阀、第一大小头；重沸器与冷剂收集总管之间的管线上设置有出口截断阀。

入口分离器与主冷箱之间的管线上设置有入口截断阀；段间分离器与入口分离器之间的管线上设置有第一液位调节阀、一级防喘阀。

本发明的有益效果是：本发明的一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法和装置，在回收长庆气田上古气藏天然气含的乙烷组分时候，可以在线调节冷剂系统的冷剂循环量、调节冷剂系统的配比、降低冷剂系统冷剂的排放量、提高冷剂系统开车的速度，从而加快乙烷回收装置的投产速度，提高经济效益。

附图说明

图1是本发明一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置的结构示意图；

图中，1、入口截断阀；2、入口分离器；3、一级流量计；4、压力检测计；5、离心式压缩机；6、段间空冷器；7、段间分离器；8、一级防喘阀；9、二级流量计；10、第一液位调节阀；11、末级空冷器；12、出口分离器；13、末级防喘阀；14、第二液位调节阀；15、出口截断阀；16、气相冷剂回收阀；17、重沸器；18、冷剂分离器；19、气相平衡阀；20、冷剂回液阀；21、第一出液阀；22、冷剂增压泵；23、液位控制阀；24、第一液位计；25、主冷箱；26、J-T阀；27、液相冷剂罐；28、进液阀；29、第二液位计；30、第二出液阀；31、第三出液阀；32、气相冷剂补充阀；33、冷剂收集总管；34、第一大小头；35、第二大小头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法，包括如下步骤：

步骤1，低压常温冷剂经入口分离器2分离后，经一级流量计3和压力检测计4进入离心式压缩机5；

步骤2，将步骤1增压后的混合冷剂后引入段间空冷器6进行冷却，并送至段间分离器7进行气液分离，气相进入离心式压缩机5二次增压，并输送至末级空冷器11进行冷却，再送至出口分离器12进行气液分离；

步骤3，将步骤2分离后的混合冷剂送至重沸器17进行预冷，经冷剂分离器18分离后气相、液相经冷剂泵22增压一起送至冷箱25过冷、节流、复热后，输送至入口分离器2分离形成循环；

步骤4，将步骤3空冷后的混合冷剂经一级防喘阀8、末级防喘阀13分别送至入口分离器2分离和段间分离器7形成防喘控制；

步骤5，将步骤4段间分离器7分离的液相返回入口分离器2分离，出口分离器12液相输送至冷剂分离器18；

步骤6，将步骤5冷剂分离器18分离后的液相经冷剂增压泵22增压，其富余的重组份冷剂输送至液相冷剂罐27，低液位时返回至冷剂分离器18；

步骤7，液相冷剂罐27的液相经冷剂增压泵22增压输送至冷剂分离器18或自压至入口分离器分离2；

步骤8，冷剂系统冷剂富余或冷剂系统检修时，冷剂经出口分离器12、气相冷剂回收阀16、第一大小头34输送至冷剂收集总管33，冷剂系统补充冷剂时，打开气相冷剂补充阀32把冷剂补充回冷剂系统。

混合冷剂由甲烷、乙烯、丙烷和异丁烷组成，其中甲烷体积含量为26.77％，乙烯体积含量为38.94％，丙烷体积含量为19.69％，异丁烷体积含量为14.6％；

入口分离器的冷剂温度12℃，压力为0.18MPa，出口分离器的冷剂温度为40℃，压力为3.2MPa，离心式压缩机增压规模为233×10

实施例2

本发明一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置，至少包括入口分离器2、离心式压缩机5、段间空冷器6、段间分离器7、末级空冷器11、出口分离器12、重沸器17、冷剂分离器18、冷剂增压泵22、主冷箱25、液相冷剂罐27、冷剂收集总管33；

入口分离器2通过管线连接离心式压缩机5；离心式压缩机5通过管线分别连接段间空冷器6、段间分离器7、末级空冷器11；末级空冷器11通过管线连接出口分离器12；段间空冷器6通过管线连接段间分离器7；段间分离器7通过管线连接出口分离器12；出口分离器12通过管线分别连接重沸器17、冷剂分离器18，冷剂分离器18通过管线分别连接主冷箱25、液相冷剂罐27、冷剂增压泵22；冷剂增压泵22与液相冷剂罐27通过管线连接；液相冷剂罐27通过管线连接入口分离器2；入口分离器2通过管线分别连接主冷箱25、段间分离器7；冷剂增压泵22、液相冷剂罐27均与主冷箱25通过管线连接；末级分离器12、重沸器17通过管线均连接冷剂收集总管33；冷剂收集总管33通过管线连接入口分离器2。

实施例3

本发明一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置，至少包括入口分离器2、离心式压缩机5、段间空冷器6、段间分离器7、末级空冷器11、出口分离器12、重沸器17、冷剂分离器18、冷剂增压泵22、主冷箱25、液相冷剂罐27、冷剂收集总管33；

入口分离器2通过管线连接离心式压缩机5；离心式压缩机5通过管线分别连接段间空冷器6、段间分离器7、末级空冷器11；末级空冷器11通过管线连接出口分离器12；段间空冷器6通过管线连接段间分离器7；段间分离器7通过管线连接出口分离器12；出口分离器12通过管线分别连接重沸器17、冷剂分离器18，冷剂分离器18通过管线分别连接主冷箱25、液相冷剂罐27、冷剂增压泵22；冷剂增压泵22与液相冷剂罐27通过管线连接；液相冷剂罐27通过管线连接入口分离器2；入口分离器2通过管线分别连接主冷箱25、段间分离器7；冷剂增压泵22、液相冷剂罐27均与主冷箱25通过管线连接；末级分离器12、重沸器17通过管线均连接冷剂收集总管33；冷剂收集总管33通过管线连接入口分离器2。

入口分离器2与离心式压缩机5之间的管线上设置有一级流量计3和压力检测计4，离心式压缩机5与段间分离器7之间的管线上设置有二级流量计9，段间分离器7与出口分离器12之间的管线上设置有末级防喘阀13。

出口分离器12与冷剂分离器18之间的管线上设置有第二液位调节阀14；冷剂分离器18与冷剂增压泵22之间的管线上设置有第一出液阀21；冷剂分离器18与液相冷剂罐27之间的管线上设置有冷剂回液阀20、进液阀28；液相冷剂罐27与主冷箱25之间的管线上设置有气相平衡阀19；液相冷剂罐27与冷剂增压泵22之间的管线上设置有第三出液阀30；冷剂增压泵22与主冷箱25之间的管线上设置有液位控制阀23。

冷剂分离器18上设置有第一液位计24；液相冷剂罐27上设置有第二液位计29；主冷箱25上设置有J-T阀26；液相冷剂罐27与入口分离器2之间的管线上设置有第三出液阀31。

实施例4

本发明一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的装置，至少包括入口分离器2、离心式压缩机5、段间空冷器6、段间分离器7、末级空冷器11、出口分离器12、重沸器17、冷剂分离器18、冷剂增压泵22、主冷箱25、液相冷剂罐27、冷剂收集总管33；

入口分离器2通过管线连接离心式压缩机5；离心式压缩机5通过管线分别连接段间空冷器6、段间分离器7、末级空冷器11；末级空冷器11通过管线连接出口分离器12；段间空冷器6通过管线连接段间分离器7；段间分离器7通过管线连接出口分离器12；出口分离器12通过管线分别连接重沸器17、冷剂分离器18，冷剂分离器18通过管线分别连接主冷箱25、液相冷剂罐27、冷剂增压泵22；冷剂增压泵22与液相冷剂罐27通过管线连接；液相冷剂罐27通过管线连接入口分离器2；入口分离器2通过管线分别连接主冷箱25、段间分离器7；冷剂增压泵22、液相冷剂罐27均与主冷箱25通过管线连接；末级分离器12、重沸器17通过管线均连接冷剂收集总管33；冷剂收集总管33通过管线连接入口分离器2。

冷剂收集总管33与入口分离器2之间的管线上设置有气相冷剂补充阀32、第二大小头35；末级分离器12与冷剂收集总管33之间的管线上设置有气相冷剂回收阀16、第一大小头34；重沸器17与冷剂收集总管33之间的管线上设置有出口截断阀15。

入口分离器2与主冷箱25之间的管线上设置有入口截断阀1；段间分离器7与入口分离器2之间的管线上设置有第一液位调节阀10、一级防喘阀8。

本发明的一种混合冷剂组成及量的在线调节及回收的方法和装置，可以根据制冷系统需要的制冷负荷调整冷剂循环量、粗调轻重组成及装置停产检修时对混合冷剂进行密闭回收，以降低运行成本、加快复产的速度，该工艺具有工艺流程简单、冷剂回收率高、可实现快速回收和在线补充及投资低等特点。