LNG輕烴回收和冷能發電組合工藝

金海剛

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

LNG中蘊含大量的冷能，在LNG汽化過程中，大量的冷能直接采用海水汽化加熱，冷量沒有利用，造成大量的資源浪費。近年來，LNG接收站的冷能利用越來越受到重視，LNG冷能通過多種途徑進行了利用，主要的利用方式有冷能發電、冷能空分、制取液態CO2或干冰、冷藏倉庫或制冰、輕烴分離、空調、海水淡化、低溫粉碎等。

另外一方面，目前國際LNG市場中，部分LNG產品中含有較高的乙烷和LPG組分，這些組分相對于LNG汽化后的干氣產品，具有更高的經濟價值，利用LNG汽化過程中的冷能，可以較好的回收這部分價值較高的產品，增加經濟效益。LNG輕烴回收過程利用了LNG從-160℃到-110℃左右的冷量，而剩余的大量冷量還可以采用其它方式進行利用，因此，將LNG輕烴回收和冷能發電進行組合，一方面可以回收高價值的產品，一方面還利用了剩余的冷能進行發電，達到LNG汽化過程的冷能充分利用，最大化的提高LNG接收站的經濟效益。

1 LNG輕烴回收工藝

LNG由于產地、液化工藝等的不同，會含有一定的乙烷、丙烷及丁烷以上組分，這些組分回收后，乙烷可以作為乙烯裝置的原料，LPG產品可以外賣，回收的輕烴組分較LNG汽化后的干氣，具有更高的經濟價值。當LNG中含有的上述輕烴組分較多時，就具有較好的投資回報。

LNG輕烴回收工藝是在LNG汽化過程中的適當溫位的氣液兩相物流進行氣液分離，并將液相進行蒸餾得到乙烷和LPG，氣相與原料LNG換熱，重新冷凝成溫度和壓力均較高的LNG。經輕烴回收后，原LNG中絕大部分的乙烷和幾乎全部的丙烷以上組分均可以被回收，同時回收輕烴后的LNG升溫成約-110℃～-120℃的液相。

LNG輕烴回收裝置主要的設備有：LNG泵、冷箱、回流罐、脫甲烷塔和脫乙烷塔及重沸器等，工藝相對比較簡單。

2 LNG冷能發電工藝

LNG冷能發電是是LNG冷能利用的一種常用方式，LNG冷能發電的原理一般是利用發電工質的朗肯循環進行發電，而發電工質的冷凝則由LNG汽化過程提供冷量。液態的發電工質先經海水汽化成為高壓的氣相，然后通過膨脹機膨脹做功發電，膨脹后的低壓氣體與LNG換熱成為低壓的液體，液體經泵升壓后去海水汽化器，完成整個循環。

發電工質可以為純丙烷或混合工質，以提高冷能利用率。由于LNG汽化過程的溫度范圍寬，和單一工質相比，使用混和工質可以覆蓋低溫天然氣更大溫度范圍的冷能，可使LNG冷能得到梯級利用。但由于混合工質組分變化、配置和補充等過程使得工藝設備和工藝控制都較復雜，設備投資較高。

LNG冷能發電主要的設備有：丙烷膨脹機、丙烷/LNG換熱器、丙烷蒸發器、丙烷循環泵等。

3 LNG輕烴回收和冷能發電組合工藝

將LNG輕烴回收和冷能發電工藝進行組合，一方面利用LNG汽化過程中進行蒸餾分離具有較高價值的產品，一方面剩余冷能在利用發電工藝進行回收，進一步提高裝置的經濟效益。

LNG經泵升壓到適當的壓力后進入冷箱中換熱并部分汽化，然后進行氣液分離，分離的氣相經冷箱中的LNG冷卻后重新成為液態的貧LNG，這部分LNG一部分作為后面脫甲烷塔頂回流，一部分經高壓LNG泵升壓后至冷能發電單元；氣液分離得到的液相經泵升壓后先與脫乙烷塔頂氣相換熱回流冷量后，在進入脫甲烷塔，脫甲烷塔頂也得到回收了乙烷以上組分的貧LNG氣，經進料LNG重新冷卻成液相，并經泵升壓后送至冷能發電單元；脫甲烷塔底的液相進入脫乙烷塔，塔頂氣相經脫甲烷塔進料冷卻后一部分作為脫乙烷塔頂回流，一部分作為乙烷產品。脫乙烷塔底得到LPG產品；冷能發電單元中，來自輕烴回收的溫度較高的LNG 與低壓丙烷蒸汽換熱并汽化，在經海水加熱器加熱至0℃以上后外輸；低壓丙烷蒸汽經LNG冷凝成低壓液體后，用丙烷循環泵升壓，再經海水加熱汽化后進入膨脹機膨脹做功發電，膨脹后的低壓丙烷氣至LNG換熱器，完成一個循環。

該組合工藝的基本工藝流程如下：

圖1 工藝流程圖

4 組合工藝主要工藝參數及產品方案

原料LNG組分如表1所示。

表1 原料LNG組分

經工藝流程模擬計算，該工藝的主要工藝參數和產品流量計算如表2所示。

表2 工藝參數和產品流量

注：100 t/h LNG處理量下。

將LNG輕烴回收和冷能發電進行組合，除了回收大量高附加值產品以外，還利用剩余冷能發電，將LNG冷能和LNG資源進行充分利用，最大化的提高了LNG接收站的經濟效益。