LNG轻烃回收和冷能发电组合工艺

金海刚

(中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101)

LNG中蕴含大量的冷能，在LNG汽化过程中，大量的冷能直接采用海水汽化加热，冷量没有利用，造成大量的资源浪费。近年来，LNG接收站的冷能利用越来越受到重视，LNG冷能通过多种途径进行了利用，主要的利用方式有冷能发电、冷能空分、制取液态CO2或干冰、冷藏仓库或制冰、轻烃分离、空调、海水淡化、低温粉碎等。

另外一方面，目前国际LNG市场中，部分LNG产品中含有较高的乙烷和LPG组分，这些组分相对于LNG汽化后的干气产品，具有更高的经济价值，利用LNG汽化过程中的冷能，可以较好的回收这部分价值较高的产品，增加经济效益。LNG轻烃回收过程利用了LNG从-160℃到-110℃左右的冷量，而剩余的大量冷量还可以采用其它方式进行利用，因此，将LNG轻烃回收和冷能发电进行组合，一方面可以回收高价值的产品，一方面还利用了剩余的冷能进行发电，达到LNG汽化过程的冷能充分利用，最大化的提高LNG接收站的经济效益。

1 LNG轻烃回收工艺

LNG由于产地、液化工艺等的不同，会含有一定的乙烷、丙烷及丁烷以上组分，这些组分回收后，乙烷可以作为乙烯装置的原料，LPG产品可以外卖，回收的轻烃组分较LNG汽化后的干气，具有更高的经济价值。当LNG中含有的上述轻烃组分较多时，就具有较好的投资回报。

LNG轻烃回收工艺是在LNG汽化过程中的适当温位的气液两相物流进行气液分离，并将液相进行蒸馏得到乙烷和LPG，气相与原料LNG换热，重新冷凝成温度和压力均较高的LNG。经轻烃回收后，原LNG中绝大部分的乙烷和几乎全部的丙烷以上组分均可以被回收，同时回收轻烃后的LNG升温成约-110℃～-120℃的液相。

LNG轻烃回收装置主要的设备有：LNG泵、冷箱、回流罐、脱甲烷塔和脱乙烷塔及重沸器等，工艺相对比较简单。

2 LNG冷能发电工艺

LNG冷能发电是是LNG冷能利用的一种常用方式，LNG冷能发电的原理一般是利用发电工质的朗肯循环进行发电，而发电工质的冷凝则由LNG汽化过程提供冷量。液态的发电工质先经海水汽化成为高压的气相，然后通过膨胀机膨胀做功发电，膨胀后的低压气体与LNG换热成为低压的液体，液体经泵升压后去海水汽化器，完成整个循环。

发电工质可以为纯丙烷或混合工质，以提高冷能利用率。由于LNG汽化过程的温度范围宽，和单一工质相比，使用混和工质可以覆盖低温天然气更大温度范围的冷能，可使LNG冷能得到梯级利用。但由于混合工质组分变化、配置和补充等过程使得工艺设备和工艺控制都较复杂，设备投资较高。

LNG冷能发电主要的设备有：丙烷膨胀机、丙烷/LNG换热器、丙烷蒸发器、丙烷循环泵等。

3 LNG轻烃回收和冷能发电组合工艺

将LNG轻烃回收和冷能发电工艺进行组合，一方面利用LNG汽化过程中进行蒸馏分离具有较高价值的产品，一方面剩余冷能在利用发电工艺进行回收，进一步提高装置的经济效益。

LNG经泵升压到适当的压力后进入冷箱中换热并部分汽化，然后进行气液分离，分离的气相经冷箱中的LNG冷却后重新成为液态的贫LNG，这部分LNG一部分作为后面脱甲烷塔顶回流，一部分经高压LNG泵升压后至冷能发电单元；气液分离得到的液相经泵升压后先与脱乙烷塔顶气相换热回流冷量后，在进入脱甲烷塔，脱甲烷塔顶也得到回收了乙烷以上组分的贫LNG气，经进料LNG重新冷却成液相，并经泵升压后送至冷能发电单元；脱甲烷塔底的液相进入脱乙烷塔，塔顶气相经脱甲烷塔进料冷却后一部分作为脱乙烷塔顶回流，一部分作为乙烷产品。脱乙烷塔底得到LPG产品；冷能发电单元中，来自轻烃回收的温度较高的LNG 与低压丙烷蒸汽换热并汽化，在经海水加热器加热至0℃以上后外输；低压丙烷蒸汽经LNG冷凝成低压液体后，用丙烷循环泵升压，再经海水加热汽化后进入膨胀机膨胀做功发电，膨胀后的低压丙烷气至LNG换热器，完成一个循环。

该组合工艺的基本工艺流程如下：

图1 工艺流程图

4 组合工艺主要工艺参数及产品方案

原料LNG组分如表1所示。

表1 原料LNG组分

经工艺流程模拟计算，该工艺的主要工艺参数和产品流量计算如表2所示。

表2 工艺参数和产品流量

注：100 t/h LNG处理量下。

将LNG轻烃回收和冷能发电进行组合，除了回收大量高附加值产品以外，还利用剩余冷能发电，将LNG冷能和LNG资源进行充分利用，最大化的提高了LNG接收站的经济效益。