012年第1期化學(xué)工程與裝備2012年1月Chemical Engineering& Equipment天然氣收率影響改造研究楊星國,劉國營,楊艷超中國石化中原油田天然氣處理廠內(nèi)蒙項(xiàng)目部,河南濮陽457001)摘要:本文主要依據(jù)內(nèi)蒙古鑲黃旗綠能氣體處理有限公司相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)際情況,簡(jiǎn)單介紹了輕烴回收所采用的主要方法,并結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況介紹了輕烴回收的工藝流程,給出了提高輕烴率的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:天然氣;輕烴回收率;研究在開采油氣田時(shí),根據(jù)天然氣管輸?shù)臒N露點(diǎn)要求,需要可以將壓縮后的原料天然氣冷卻至常溫后,析出一部分游離將油田氣中的重?zé)N組分脫除,同時(shí)生產(chǎn)出LPG和輕油。它們水與液烴,通過級(jí)間分離器和分104脫除即可以作為燃料使用,也是主要的化工原料。近年來由于油自上游油公司來的原料氣依次進(jìn)入原料氣緩沖罐(分氣田輕烴回收的巨大經(jīng)濟(jì)效益,得到了人們的廣泛關(guān)注101)和分離罐(分102),液相排至污油罐(容101),氣1輕烴回收工藝介紹相進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)一級(jí)(機(jī)101A/B)進(jìn)行一級(jí)壓縮,經(jīng)輕烴回收工藝方法主要包括:吸附法、油吸收法和低溫過級(jí)間空冷,進(jìn)入壓縮機(jī)級(jí)間分離器進(jìn)行氣液分離,液相排分離法。至污油罐(容101),氣相進(jìn)入壓縮機(jī)二級(jí),壓縮至吸附法是根據(jù)烴類成分吸附能力的不同,通過固體吸附1.6-1.8MPa,再經(jīng)過空冷冷卻至30-40℃左右,進(jìn)入壓縮機(jī)劑迸行分離的方法。由于無法解決吸附劑的吸附容量和操作出口分離器進(jìn)行氣液分離,液相排至污油罐(容101),氣過程間歇性問題,該方法的使用受到了限制,沒能進(jìn)行推廣。相進(jìn)入分104進(jìn)行氣液分離,液相排至污油罐(容101)。油吸收法是利用天然氣中各組成成分在吸收油中的溶2.2脫水解度的不同,將輕、重?zé)N相分離的方法。這種方法操作工藝天然氣脫水單元的作用是將天然氣中的水份脫除,使天復(fù)雜,生產(chǎn)成本較高。目前油吸收法已逐漸被低溫分離法(也然氣的露點(diǎn)達(dá)到-60℃以下,避免形成天然氣水合物堵塞管稱為低溫冷凝法)所取代。線及設(shè)各。低溫分離法是利用天然氣中各種成分的冷凝溫度差異天然氣水合物是一種由水分子和碳?xì)錃怏w分子組成的將天然氣冷凝至一定溫度,分離出沸點(diǎn)高的烴類,并經(jīng)過一結(jié)品狀固態(tài)簡(jiǎn)單化合物。其外觀類似松散的冰或致密的雪,系列工藝處理,生產(chǎn)出成品的方法。該方法需要提供較低溫通常呈白色。天然氣水合物具有多孔性,硬度小于冰,密度位的冷量使天然氣溫度降低,具有工藝流程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本為088~0.90g/cm低、回收率高等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛用于輕烴回收技術(shù)中本單元主要由三個(gè)循環(huán)過程組成,分別是吸附過程、再2冷凝分離法的工藝流程生過程和冷吹過程。下面主要以內(nèi)蒙古鑲黃旗綠能氣體處理有限公司相關(guān)2.3制冷項(xiàng)目的實(shí)際情況,來介紹一下冷凝分離法的工藝流程。制冷分離單元的作用就是利用一定的制冷技術(shù)將天然2.1增壓氣制冷到所需的溫度,將C組分冷凝下來,為分餾做好準(zhǔn)增壓?jiǎn)卧ㄌ烊粴忸A(yù)處理及增壓冷卻兩個(gè)部分。原料天然氣為低壓伴生氣,因其壓力為0.16MPa,必為了更有效地回收丙、丁烷,生成更多的液化氣,必須須通過壓縮機(jī)將原料天然氣提高到一定的壓力,來保障膨脹對(duì)氣體進(jìn)行深冷加工處理。氨制冷劑冷卻法只能把氣體冷卻機(jī)的膨脹比,從而達(dá)到所要求的冷凍溫度,提高氣體的冷凝到-30℃左右,再加上把氣體通過節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流制冷,氣率(即天然氣凝液的數(shù)量與天然氣總量之比),本單元采用體的溫度也只能下降到-55℃左右,同時(shí)丙、丁烷的收率不二開一備活塞式壓縮機(jī)組進(jìn)行天然氣的增壓;另外為減少脫高。如果氣處理加工中采用透平膨脹機(jī),對(duì)氣體進(jìn)行膨脹制楊星國:天然氣收半影響改造研究的的液化氣。同時(shí)通過利用透平膨脹機(jī)的對(duì)外做功,可以對(duì)3提高輕烴回收率的發(fā)展方向外輸?shù)奶烊粴膺M(jìn)行增壓日前,已成功開發(fā)的輕烴回收新技術(shù)有:輕油回流、渦白干燥塔過濾器(濾201A/B)出來的原料氣首先進(jìn)入流管、膜分離、變壓吸附技術(shù)(PSA)以及直接換熱(DHx)技術(shù)換201,溫度降至0℃(1.6-1.8MPa),之后進(jìn)入換202換冷,等。這些新技術(shù)不僅能夠提高輕烴收率,還能達(dá)到節(jié)能降耗溫度降至-5℃左右(1.6-1.8MPa),隨后則進(jìn)入氨蒸發(fā)器(換日的,它們?yōu)檩p烴回收技術(shù)的發(fā)展指明了方向203)進(jìn)行預(yù)冷,溫度降至-20℃(1.6-1.8MPa)左右,頂冷3.1輕油回流后的原料氣進(jìn)入分201進(jìn)行氣液分離,液相部分經(jīng)節(jié)流溫度輕油回流是利用1臺(tái)輕油回流泵,將液化氣塔出來的部降至-35℃(0.4-0.45MPa)左右,然后進(jìn)入換202與原料氣分輕油,再次注入到蒸發(fā)器,以次來提高液化率。采用這種換熱后溫度升至-8℃(0.4-0.45MPa)左右進(jìn)入脫乙烷塔中方法雖然增加了制冷系統(tǒng)負(fù)荷,但仍然比提高分離壓力需要下部,氣相部分進(jìn)入換204與脫乙烷塔頂來的干氣進(jìn)行換的能耗低,是一種簡(jiǎn)單有效的提高外冷法工藝的方法。輕油冷,溫度降至-40℃(1.6-1.8Pa),再進(jìn)入分202進(jìn)行氣液回流主要用于外冷淺冷工藝,且在較低壓力下的經(jīng)濟(jì)效益比分離,分202頂部氣相經(jīng)膨脹機(jī)膨脹,壓力降至在較高壓力下顯若。0.38-0.40MPa,溫度降至-74至-76℃,此時(shí)又會(huì)有液體冷3.2渦流管凝出來,呈氣液混合物進(jìn)入脫乙烷塔塔頂。分202底部液相上個(gè)世紀(jì)30年代就有科研人員對(duì)渦流管技術(shù)進(jìn)行研經(jīng)節(jié)流溫度降至-60℃(0.4-0.45MPa)左右,進(jìn)入脫乙烷塔究,但直到五十年后這種方法才被推廣,用于天然氣中輕烴中上部。的回收。渦流管具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、生產(chǎn)成本2.4精餾低、無運(yùn)動(dòng)部件、不需要吸收(附)劑、維修方便、可靠性高凝液精餾單元是利用兩座精餾塔將各種不同的組分分易調(diào)節(jié)以及C收率高等優(yōu)點(diǎn),在國外已被廣泛用于天然氣餾出來,分別得到干氣,液化氣和輕油產(chǎn)品,凝液精餾單元中輕烴的回收,在邊遠(yuǎn)油氣田的開采中,渦流管技術(shù)更是達(dá)的主要設(shè)備有:脫乙烷塔(塔301)、脫乙烷塔重沸器(換到了無法取代的地步。渦流管將導(dǎo)出的天然氣分為冷、熱流301)、輕油換熱器〔換304)、液化氣塔(塔302)、液化氣股,通過冷熱環(huán)流構(gòu)成一個(gè)封閉的能量循環(huán)系統(tǒng),可有效脫塔重沸器(換302)、液化氣塔冷凝器(換306)、計(jì)量泵除天然氣中的水分,回收天然氣中的液烴,最終獲得干燥的泵301A/B)、液化氣塔頂回流罐(容302)、液化氣塔頂天然氣。渦流管適用于壓力在091.5Ma范圍內(nèi)的天然氣回流泵(泵302AB)、輕油冷卻器(換305)。輸出裝置。從脫乙烷塔項(xiàng)出來的干氣(0.35-0.40MPa,-75至-803.3膜分離℃左右)進(jìn)入換204與原料氣換熱,溫度升至-40℃近年來,氣體分離過程中應(yīng)用膜分離技術(shù)有較大發(fā)展,(0.35-0.40Ma),之后進(jìn)入換201與原料氣換熱升溫至30用于氣體分離的膜材料按材質(zhì)以及滲透機(jī)理的不同,主要分℃(0.35-0.4Pa),再經(jīng)增壓機(jī)增壓(0.40-0.45MPa)作為為多孔質(zhì)膜和非多孔質(zhì)膜。多孔質(zhì)膜分高是根據(jù)不同氣體分干氣產(chǎn)品經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制壓力進(jìn)入天然氣壓縮裝置增壓至子滲透速度的差異進(jìn)行氣體分離的;非多孔質(zhì)膜分離是利用20Ba進(jìn)入儲(chǔ)氣罐,用專用車輛(鋼瓶)貯存外銷,多余氣氣體的溶解擴(kuò)散,氣體滲透可分為三個(gè)過程:首先氣體分子體進(jìn)入LNG裝置入口(或放空)。在膜表面溶解,之后溶解的氣體分子在膜內(nèi)擴(kuò)散,最后氣體脫乙烷塔塔底的液相進(jìn)入再沸器加熱(6-10℃),經(jīng)泵分子滲透到膜的另一側(cè)。目前輕烴回收上應(yīng)用較多的是非多(301A/B)升壓至1.0-1.IMPa進(jìn)入緩沖罐,一股經(jīng)再沸器孔質(zhì)膜膜分離技術(shù)在輕烴回收方面的應(yīng)用具有很好的發(fā)展液位調(diào)節(jié)閥控制回到再沸器,另一股經(jīng)換303、換304換熱前景,氣體分離膜將是21世紀(jì)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一。至65-80℃(1.0-L.LPa)進(jìn)入液化氣塔作為進(jìn)料,液化氣3.4PSA技術(shù)塔頂(操作壓力0.8-0.9MPa,操作溫度48-58℃)分離出液PSA主要用于氣體分離、回收和精制。二十世紀(jì)90年化氣產(chǎn)品,經(jīng)冷凝器溫度降至30-40℃進(jìn)入回流罐。進(jìn)入泵代,我國西南化工研究院開發(fā)了利用RSA分離天然氣中G(302A/B)后,一股經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制作為塔頂回流,另一股組分的工藝流程天然氣處理量為336X104m/d的PSA-經(jīng)回流罐液位調(diào)節(jié)閥控制輸?shù)揭夯瘹夤蕖踩?0A/B)待運(yùn),裝置的建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用僅為深冷法的26%,同時(shí)可使干氣中塔底(操作壓力0.8-l.oMPa)經(jīng)再沸器升溫至145-15℃分c<0.1%。另外,門SA技術(shù)還具有自動(dòng)化程度高、便于維護(hù)離出穩(wěn)定輕烴產(chǎn)品,經(jīng)換303、換305冷卻,溫度降至30-40操作方便、吸附劑壽命長(zhǎng)、易起動(dòng)、無污染和節(jié)約能源等優(yōu)℃經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制再沸器液位后輸?shù)捷p油儲(chǔ)罐(容402M/B)。點(diǎn)(下轉(zhuǎn)第57頁)王千予:穩(wěn)定劑的配比對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的彬響578.21TK505CF401LG4232.632.90.408.21TK505BF501LG4253.28.23TK505AF4012632.88.24TK505DF401LG4312.60.26平均2.43.00.37從表3和表4中可以看出,用復(fù)合抗氧劑生產(chǎn)的聚丙烯黃色指數(shù)有一定的效果所以我們選用復(fù)合抗氧劑做實(shí)驗(yàn)尋和用1010、168、硬脂酸鈣混合后生產(chǎn)的聚丙烯的熔體流動(dòng)求最佳的穩(wěn)定劑配比。速率和拉伸屈服強(qiáng)度數(shù)據(jù)基本相當(dāng),但黃色指數(shù)有差異,用3結(jié)論復(fù)合抗氧劑生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品的黃色指數(shù)平均為-1.29,用(1)采用復(fù)合抗氧劑比單個(gè)穩(wěn)定劑混合好1010、168、硬脂酸鈣混合后生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品的黃色指數(shù)(2)應(yīng)用復(fù)合抗氧劑其最佳比為1:2;平均為0.37,比用復(fù)合抗氧劑生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品的黃色指(3)應(yīng)用復(fù)合抗氧劑聚丙烯的黃色指數(shù)降低,其它性數(shù)大,說明產(chǎn)品的顏色比用復(fù)合抗氧劑生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品顏能并沒有改變色偏黃,也說明上半年使用復(fù)合抗氧劑對(duì)改善聚丙烯產(chǎn)品的上接第54頁)3.5DH工藝于氣去換落者1984年加拿大埃索資源公司于首先提出DHX(即直接換熱)工藝,并在 Judy Greek裝置上成功實(shí)踐,在相同條件下采用DHⅨX工藝可使C收率由72%提高到95%,該工藝是將料4脫乙烷塔回流罐內(nèi)的液烴經(jīng)節(jié)流、換熱降溫后,再進(jìn)入到換熟器DHK塔,進(jìn)一步吸收低溫分離器出來的氣體中含有的G組分從而提高C收率,D工藝的核心是需要提供足夠的制冷量。NC產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)原料氣的處理量、組成、溫度和壓力綜合考慮后圖2D工藝流程再選用適合的技術(shù),總之,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,果用新技術(shù)以后輕烴回收率也將不斷提高。參考文獻(xiàn)于氣[1]王建.輕烴回收工藝的發(fā)展方向及新技術(shù)探討[J天然氣與石油,2003,19(6):20-23原料氣[2]尹榮輔,盧涌.透平膨脹制冷回收輕烴有關(guān)問題探討[J].石油與天然氣化工,200,29(2):59-61.[3]蔣洪,朱聰,等.提高輕烴回收裝置液烴收率[J].加熱油氣田地面工程,2001,25(2):26-27冷卻7圖1應(yīng)用FA分離天然氣中C組分的工藝流程