一种离子液轻烃回收装置及方法与流程

1.本发明属于天然气处理与分离领域，更具体地，涉及一种离子液轻烃回收装置，以及一种离子液轻烃回收方法。


背景技术：

2.天然气中不仅含有甲烷，常常还含有一定量乙烷、丙烷、丁烷及更重的组分。对天然气中的轻烃进行回收，不仅可以使得商品气满足商品气气质指标及长输管道管输要求，而且可以回收宝贵的液体燃料和化工原料，具有重要的意义。
3.轻烃回收方法主要有油吸收法、冷凝分离法等，其中原料气的组成、轻烃产品收率以及产品质量指标等对于工艺方法的选择有着十分重要的影响。油吸收法是利用不同烃类在吸收油中溶解度不同，从而将天然气中各个组分进行分离，采用的吸收油一般为石脑油、煤油、柴油或从天然气中回收得到的c5 凝液，由于吸收油相对分子质量越小，轻烃产品的收率越高，但吸收油损失越大，因此低温油吸收法能耗及投资较高。冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的沸点不同，将天然气冷却至露点温度以下，从而使其冷凝而得到分离。冷凝分离法的特点是需要向气体提供温度等级合适的足够冷量使其降温至所需温度。为了获得所需冷量，往往也需要采用较复杂的制冷工艺和较低的制冷温度。
4.为了达到简化工艺、降低投资和运行费用等目的，有学者尝试用离子液体来脱除天然气中的轻烃。离子液体是由阳离子和阴离子组成的一种盐，在室温或近室温下呈液态，具有良好的热稳定性和化学稳定性、蒸汽压极低、液态温度范围宽、结构和性质可调等优势，近年来在萃取、催化、化学合成等方面越来越受到人们的重视。
5.cn104263442a公开了一种利用离子液体从天然气中脱硫脱轻烃的方法，该方法以离子液体或离子液体和分子溶剂的混合溶剂作为吸收剂，与天然气接触，吸收天然气中的硫化物、轻烃和二氧化碳，得到吸收液及剩余尾气；但是该方法会同时吸收轻烃和硫化物、二氧化碳，在解吸的过程中二氧化碳无法与轻烃得到有效分离，导致需要后续的工艺进行脱碳等处理；再生温度高、能耗较大；同时设计的含有长烷基侧链的离子液体仅对低碳烷烃具有较好的吸收率，而对于天然气、尤其是伴生气中的c4 的吸收能力未有报道和考虑。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种对天然气中的轻烃具有较高选择吸收性的方法及装置。本发明的方法以离子液体作为吸收剂从天然气中脱烃，具有很高的轻烃选择性吸收能力，从而实现了高效低耗的轻烃回收。
7.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种离子液轻烃回收装置，该装置包括：聚结分离器、吸收塔、换热器、再生塔、冷却器；其中，
8.原料气进料管线与所述聚结分离器连接；
9.所述聚结分离器与所述吸收塔下部连接；
10.所述吸收塔底部出料管线连接所述换热器后连接所述再生塔；
11.所述再生塔底部出料管线连接换热器后依次连接所述冷却器和所述吸收塔。
12.本发明的第二方面提供一种离子液轻烃回收方法，所述离子液轻烃回收方法在上述离子液轻烃回收装置中进行，包括以下步骤：
13.原料气经过聚结分离器进入吸收塔下部；
14.经冷却器降温的离子液吸收剂进入吸收塔塔顶，然后与原料气在吸收塔内逆流接触，塔顶得到脱烃后的天然气，塔釜得到离子液富液；
15.所述离子液富液进入换热器，与来自再生塔的离子液贫液换热后进入再生塔再生；
16.再生塔塔底采用再沸器进行加热解吸，解吸得到的轻烃经塔顶冷凝器冷却后进入塔顶回流罐；
17.经换热器换热后的离子液贫液通过循环泵增压后，经冷却器返回吸收塔作为离子液吸收剂。
18.本发明采用离子液体作为轻烃回收过程的吸收溶剂，具有良好的稳定性、饱和蒸汽压低、结构可设计等特点，对轻烃具有较好的吸收和再生能力，能够在保证轻烃高吸收能力的同时有效减少再生过程能耗，简化了轻烃回收工艺，降低了装置投资，在凝液分离轻烃回收领域具有很好的前景。
19.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
21.图1示出了本发明一种具体实施方式中离子液轻烃回收装置的示意图。
22.1、聚结分离器；2、吸收塔；3、换热器；4、再生塔；5、再沸器；6、塔顶冷凝器；7、塔顶回流罐；8、循环泵；9、冷却器；10、塔顶回流泵。
具体实施方式
23.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
24.本发明提供一种离子液轻烃回收装置，该装置包括：聚结分离器、吸收塔、换热器、再生塔、冷却器；其中，
25.原料气进料管线与所述聚结分离器连接；
26.所述聚结分离器与所述吸收塔下部连接；
27.所述吸收塔底部出料管线连接所述换热器后连接所述再生塔；
28.所述再生塔底部出料管线连接换热器后依次连接所述冷却器和所述吸收塔。
29.根据本发明，优选地，所述冷却器连接至所述吸收塔上部。
30.根据本发明一种优选实施方式，所述再生塔的塔顶设置有塔顶冷凝器和塔顶回流罐，塔底设置有再沸器。
31.具体地，所述再生塔塔顶出料管线依次连接所述塔顶冷凝器和所述塔顶回流罐，
所述塔顶回流罐出料管线分为两支，一支连接所述再生塔，另一支作为产品采出管线。
32.根据本发明，优选地，所述再生塔底部出料管线连接换热器后通过循环泵连接至所述冷却器。
33.本发明还提供一种离子液轻烃回收方法，所述离子液轻烃回收方法在上述离子液轻烃回收装置中进行，包括以下步骤：
34.原料气经过聚结分离器进入吸收塔下部；
35.经冷却器降温的离子液吸收剂进入吸收塔塔顶，然后与原料气在吸收塔内逆流接触，塔顶得到脱烃后的天然气，塔釜得到离子液富液；所述脱烃后的天然气主要成分为c2及更轻组分，以及少量的c3，
36.所述离子液富液进入换热器，与来自再生塔的离子液贫液换热后进入再生塔再生；
37.再生塔塔底采用再沸器进行加热解吸，解吸得到的轻烃经塔顶冷凝器冷却后进入塔顶回流罐；
38.经换热器换热后的离子液贫液通过循环泵增压后，经冷却器返回吸收塔作为离子液吸收剂。
39.根据本发明一种优选实施方式，所述再生塔塔顶回流罐出料一部分作为回流液通过塔顶回流泵泵入再生塔，一部分作为轻烃产品采出。所述轻烃产品为c3 。
40.根据本发明，优选地，所述离子液体吸收剂由阳离子和阴离子组成；所述阴离子为双三氟甲磺酰亚胺阴离子、三氟甲磺酸阴离子、烷基磺酸酯阴离子和烷基磷酸酯阴离子中的至少一种；所述阳离子为咪唑型阳离子、吡啶型阳离子、喹啉型阳离子、季鏻型阳离子、季铵型阳离子和吡咯烷型阳离子中的至少一种。
41.所述离子液体吸收剂中，所述阳离子的浓度优选为10-35wt％，所述阴离子的浓度优选为10-35wt％。
42.本发明的方法中，优选地，所述吸收塔的操作条件包括：温度为10-40℃，压力为2.0-6.0mpa，所述吸收塔可在较低压力下操作。
43.本发明的方法中，优选地，所述再生塔的操作条件包括：温度为60-80℃，压力为1.6-2.2mpa。
44.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不局限于这些实施例。
45.实施例1
46.一种离子液轻烃回收装置，如图1所示，该装置包括：聚结分离器1、吸收塔2、换热器3、再生塔4、冷却器5；其中，
47.原料气进料管线与聚结分离器1连接；
48.聚结分离器1与吸收塔2下部连接；
49.吸收塔2底部出料管线连接换热器3后连接再生塔4；
50.再生塔4底部出料管线连接换热器3后通过循环泵9连接至冷却器5；
51.冷却器5连接至吸收塔2上部；
52.再生塔4的塔顶设置有塔顶冷凝器6和塔顶回流罐7，塔底设置有再沸器8；
53.再生塔4塔顶出料管线依次连接塔顶冷凝器6和塔顶回流罐7，塔顶回流罐7出料管
线分为两支，一支经塔顶回流泵10连接再生塔4，另一支作为产品采出管线。
54.实施例2
55.一种离子液轻烃回收方法，采用如图1所示的离子液轻烃回收装置，包括以下步骤：原料气经过聚结分离器1进入吸收塔2下部，经冷却器5降温的离子液吸收剂从吸收塔2塔顶进入，然后与原料气在吸收塔2内逆流接触，塔顶得到脱烃后的天然气，塔釜得到离子液富液；所述离子液富液进入换热器3，与来自再生塔4的离子液贫液换热后进入再生塔4再生；再生塔4塔底采用再沸器8进行加热解吸，解吸得到的轻烃经塔顶冷凝器6冷却后进入塔顶回流罐7；塔顶回流罐7出料一部分作为回流液通过塔顶回流泵10泵入再生塔4，一部分作为轻烃产品(c3 )采出；换热后的离子液贫液通过循环泵9增压后，经冷却器5返回吸收塔2作为离子液吸收剂。
56.原料气组成(mol％)：c1 91.2％，c2 4.6％，c3 1.05％，i-c4 0.1965％，n-c4 0.249％，n-c5 0.077，c6 0.068％，c7 0.043％，c8 0.031％，co
2 1.329％，及其他组分。
57.离子液吸收剂为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，所述离子液体吸收剂中，所述阳离子的浓度为20wt％，所述阴离子的浓度为15wt％。
58.所述吸收塔的操作条件包括：温度为20℃，压力为3.5mpa。
59.所述再生塔的操作条件包括：温度为70℃，压力为2.0mpa。
60.采用上述装置和方法，测得c3 回收率为87.3％(所述c3 回收率为回收的c3 的量与原料气中c3 的量的百分比)。
61.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。