天然气乙烷回收工艺SRC流程特性分析

为了提高天然气中乙烷产品的回收率,对一种用于天然气乙烷回收的SRC新工艺进行研究,并对该工艺的流程特性进行分析,考察了原料气气质组成、脱乙烷塔操作压力、脱甲烷塔气相侧线抽出量、抽出位置以及侧线压缩机出口压力对乙烷回收率的影响。研究表明,乙烷回收率随脱甲烷塔压力的降低而增大,而随气相在脱甲烷塔中抽出量和侧线压缩机出口压力的增大先增大后减小,并随着抽出位置的下移而减小。此外,该流程对原料气不同气质具有很好的适应性,乙烷收率能达98%以上。     

高压天然气乙烷回收高效流程

在对高压凝析气田气回收乙烷及以上组分时,可利用的现有乙烷回收流程存在系统冷量过多、脱甲烷塔气液分离效果差和系统能耗高等问题。在部分干气循环工艺(RSV)的基础上,提出一种高压天然气的乙烷回收高效流程(HPARV)。该流程在RSV工艺的基础上增加了1台高压吸收塔,吸收塔与脱甲烷塔的操作压力相互独立,既保证了较高的乙烷回收率,又降低了外输干气的再压缩功率。HPARV工艺有效解决了传统RSV乙烷回收流程系统能耗高、对高压原料气适应性不强和脱甲烷塔气液分离效率差等问题。研究实例表明,当原料气压力大于7.0MPa时,HPARV工艺对原料气气质组分变化及原料气压力变化均具有较好的适应性,乙烷回收率高达93%以上。与相同乙烷回收率下的RSV工艺相比,HPARV工艺能大幅度降低乙烷回收装置的综合能耗。     

“混合冷剂预冷+膨胀机制冷+双气过冷”乙烷回收工艺

天然气中所含的乙烷、丙烷等重烃组分是优质的化工原料,具有很高的附加值。从天然气中回收乙烷需要采用深冷分离技术,而鄂尔多斯盆地上古生界气藏天然气因气质较贫、压力低且含有较多二氧化碳等原因,导致天然气露点温度低且在低温下容易发生干冰冻堵。为此,研发了"混合冷剂预冷+膨胀机制冷+双气过冷"的乙烷回收工艺技术,通过对该工艺流程进行模拟计算,分析了影响干冰生成和乙烷回收率的主要工艺参数。研究结果表明:(1)降低低温分离器操作温度以及增加脱甲烷塔顶回流量可以减小脱甲烷塔顶部物流中二氧化碳的浓度,从而降低干冰生成温度,提高脱甲烷塔防止干冰冻堵的能力;(2)膨胀机出口气进入脱甲烷塔的最佳位置在第14层理论板,此时乙烷回收率为95.7%,继续下移进料位置,乙烷回收率几乎不变反而会增加设备投资;(3)乙烷回收率随过冷原料气比例增加而升高,当过冷原料气比例超过20%后,乙烷回收率变化不大;(4)乙烷回收率随产品天然气回流量的增加而升高,适宜的回流量为3 000 kmol/h,超过该值之后乙烷回收率的增幅变缓,而天然气增压功率却持续增加。     

天然气深冷工艺装置提高乙烷收率工艺技术的研究与应用

目的针对天然气深冷工艺装置中因原料气气量下降、气质变贫造成C₂⁺轻烃收率下降、装置运行难度大等导致装置乙烷收率降低的问题,采用调配较富原料气气源、原料气中补充丙烷和原料气中补充丁烷等措施开展提高装置乙烷收率的工艺技术研究。 方法基于建立的工艺模型,对比核算原料气中补充丙烷和丁烷对提高乙烷产量的影响,考查分析原料气中补充丙烷和丁烷对改善脱甲烷塔运行状况的效果。 结果经现场验证得出,通过调配榆济线优质气源和补充丙烷等措施可有效提高装置乙烷收率,乙烷产品年产量可增加1 438.54 t,乙烷收率由62%提高至70%。 结论该工艺的应用不仅可以获得经济效益256.88 万元/年,而且具有较大的推广价值。      

天然气凝液回收工艺RSV流程的模拟与分析

回收天然气中的乙烷及以上组分时,当原料气中CO2含量超过一定值以后,膨胀机出口及脱甲烷塔顶部容易发生CO2冻堵。采用外输干气回流的乙烷回收工艺——部分干气循环工艺(RSV),可以在不降低乙烷回收率的前提下提高脱甲烷塔的操作压力,降低外输干气再压缩功率的同时有效避免CO2冻堵的发生。采用HYSYS软件模拟RSV工艺回收天然气中的乙烷及以上组分,实例研究表明:原料气CO2的物质的量分数为2.4%时,乙烷回收率为86%,乙烷回收装置不会发生CO2冻堵;分离器过冷气相的比例不宜过高,一般为10%～30%;外输干气回流的比例一般为10%～20%;根据不同的原料气组成及操作工况,分离器液相可以选择全部过冷也可以部分过冷。     

小型天然气N_2-CH_4膨胀制冷液化工艺优化研究

设计了一种小型天然气N2-CH4膨胀制冷液化工艺,并考察了N2-CH4制冷剂组成、原料气处理量与膨胀机出口压力对压缩机功耗的影响,以及天然气节流前温度对液化率的影响。研究结果表明,N2-CH4制冷剂中N2含量的增大导致压缩机功耗逐渐增加;天然气节流前温度的降低有利于提高天然气液化率,同时也增大了压缩机功耗。随着膨胀机出口压力的减小,膨胀机出口温度逐渐降低,压缩机功耗先减小再增大。优化后的N2-CH4膨胀制冷液化工艺为N2-CH4制冷剂中N2的物质的量分数为40%,天然气节流温度为-155℃,膨胀机出口压力为700 kPa,天然气液化率达到93.82%。     

利用系统压差膨胀液化天然气流程模拟

高压输气管线和沿线城市配气管网之间压差较大,可利用该压差建立小型膨胀制冷液化天然气装置供城市燃气调峰或供LNG加气站使用。利用ASPEN HYSYS软件模拟分析了影响该流程及液化率的主要因素,得出:压缩机位置的选择取决于原料气压力的大小;随着液化天然气储存压力的增加液化率增大;原料气中CH4等轻组分含量减小、C3+等重组分含量增大时天然气液化率增大;当原料气压力较小(<3.5 MPa)时随着原料气压力的增大液化率显著增大,当原料气压力较大(>3.5 MPa)时随着进料压力增大天然气液化率增大不明显;随着原料气温度升高天然气液化率降低;最小分流比下液化率达到最大,且随着液化部分天然气的增大液化率近似线性减小。最后根据研究分析结论优化了工艺方案。     

CO2预冷双氮膨胀天然气液化工艺的海上适应性分析

优选出的CO₂预冷双氮膨胀制冷液化工艺提高了液化效率,增大了天然气液化处理能力,但其海上作业适应性还有待考察。为此,通过流程模拟和火用分析,对CO₂预冷、丙烷预冷和混合冷剂双氮膨胀制冷液化工艺流程进行了对比,并从热力学角度出发,分析了CO₂预冷双氮膨胀制冷液化工艺对原料气物性（温度、压力、组成）、流程操作参数（CO₂节流后的温度）以及CO₂纯度的敏感性,对其海上适应性做出了评价。结论认为：该工艺可适用于海况恶劣的环境,其对原料气温度、压力和组成变化不敏感,适合于中到大规模的天然气液化生产。最后,为保证流程的安全、高效运行,提出了该工艺应用中需注意的3个问题：①压缩机水冷器温度应低于31.1 ℃;②CO₂预冷温度应超过-53 ℃;③CO₂杂质含量应控制在1%以内。     

高含二氧化碳凝析气乙烷回收工艺改进

对部分干气再循环工艺(RSV)进行了模拟,处理高含CO_2(2.0%～3.5%,物质的量分数)凝析气,发现乙烷回收率小于90%,且对原料气中CO_2含量波动适应性差。从脱甲烷塔顶进料气质和脱甲烷塔结构两方面进行了改进,提出了部分原料气过冷乙烷回收工艺(SVFS)、两塔型部分原料气过冷乙烷回收工艺(SVFS-2T)。对SVFS-2T工艺进一步分析发现,增加原料气过冷分流比可提高吸收塔CO_2冻堵裕量;而增加原料气过冷分流比、低温分离器液相分流比及降低脱甲烷塔顶分离器温度可提高乙烷回收率;在原料气CO_2含量3.0%～3.2%情况下,改进工艺的乙烷回收率可达到90%;随着CO_2含量增加,与RSV工艺相比改进工艺的总压缩功耗减少2.8%～5.2%。     

低含氦天然气提氦联产LNG工艺设计与分析

天然气分离法是氦气工业化生产的主要途径，但中国多数气田的天然气氦含量(物质的量分数，下同)较低，超95%的氦气依赖进口。针对低含氦(小于0.5%)天然气，提出了一种低温高压浓缩、天然气液化、低温精馏提氦相结合的提氦工艺方案。以某乙烷回收处理厂为例(原料气进料温度为50℃、进料压力为5.8 MPa、处理量为1000×10⁴ m³/d)，利用HYSYS软件对低含氦天然气提氦联产液化天然气(LNG)工艺方案进行了模拟。在控制氦气浓缩倍数为19.15的前提下，对低温高压提浓装置进行了关键参数分析，同时研究了工艺流程对原料气中CO₂和氮气含量的适应性。结果表明，提浓塔压力过高会导致塔底氦气损失量增加，压力过低会导致外输气压缩机功率增加，针对原料气设置合理的塔压为3.8 MPa；提浓塔塔板数的增加会使氦气回收率增加，但当塔板数大于16块时，氦气回收率增加不明显；原料气中CO₂含量低于2%时，提浓塔不会形成CO₂冻堵物；原料气氮气含量高于0.5%时，需对塔顶气进行脱氮处理，以达到LNG生产的...     

塔河油田含氮天然气回注安全性及经济性研究

塔河油田随着注氮开采的进行,其采出气氮含量不断上升,天然气热值不达标,故有必要开展含氮天然气回注的安全性及经济性研究。从含氮天然气对注气井腐蚀速率、含氮天然气爆炸极限和含氮天然气临界氧比例等3个方面讨论了含氮天然气回注的安全性,并进一步分析了含氮天然气注气工艺和变压吸附制氮注氮工艺的能耗。结果表明:塔河油田含氮天然气中的氧对注气井无腐蚀危险;在注气压力下,含氮天然气爆炸极限范围极窄,含氮天然气中氧含量远低于临界氧比例,回注无爆炸危险,含氮天然气回注安全性较高。工艺能耗对比结果表明,含氮天然气回注工艺所需能耗仅为变压吸附制氮注氮工艺的三分之一,具有更好的经济性。      

Optimization of natural gas treatment for the removal of CO2 and H2S in a novel alkaline-DEA hybrid scrubber

Contaminated natural gas when carelessly handled, often poses human and equipment related problems ranging from lung and skin infections to corrosion, equipment fouling/failure and reduction in gas quality owing to the presence of acid gases. In this work, four natural gas (NG) samples were treated to remove CO₂ and H₂S using 10–50% Di-Ethanolamine (DEA) solutions mixed with 5% w/w 0.1 M calcium hydroxide. The treatment process gave increased acid gas removal at increased DEA concentrations. Based on the simulation results, cost effective treatment of the gas samples, require 0.1 M Ca(OH)₂ and DEA mixed solutions in the range of 27.4–30%. The optimum mixture concentration for the gas treatment was found to be 30% Ca(OH)₂-DEA hybrid solution with feed gas flow rate of 830 kscf/h. In terms of pressure energy consumption, pumping the hybrid mix at 830 kscf/h will save pressure energy as compared to pumping the feed gas at 1024.58 kscf/h since the lower and upper limit feed gas flow rates gave similar results. The optimum pressure for NG treatment was found to be in the range of 2–2.7 bar (2–2.7*10⁵ kgm⁻¹ s⁻²).     

长庆油田某天然气净化厂实现GB 17820-2018达标工艺方案研究

针对GB 17820-2018《天然气》标准中更为严格的天然气气质要求,长庆油田某天然气净化厂存在净化气中H 2S含量不满足进入长输管道要求的现象。为解决这一问题,利用HYSYS软件对该厂MDEA脱硫工艺进行了流程模拟。分析了溶液循环量、MDEA质量分数、吸收塔塔板数、原料气温度、原料气压力以及贫液入塔温度对净化气中H 2S、CO2含量的影响,并根据不同工艺参数的影响程度对参数进行排序。在此基础上,建立以最小能耗为目标函数的多参数优化模型,利用HYSYS自带的工具箱求解模型,得到满足净化气中H 2S质量浓度<5 mg/m^3、CO2摩尔分数<2.8%的最优操作参数组合。优化结果可对指导现场采取调整措施提供参考。     

Vapor-hydrate phases equilibrium of （CH4＋C2H6） and （CH4＋C2H4） systems

Separation of the (C₁ + C₂) hydrocarbon system is of importance in natural gas processing and ethylene production. However it is the bottleneck because of its high refrigeration energy consumption, and needs to be urgently addressed. The technology of separating gas mixtures by forming hydrate could be used to separate (C₁ + C₂) gas mixtures at around 0 °C and has attracted increasing attention worldwide. In this paper, investigation of vapor-hydrate two-phase equilibrium was carried out for (C₁ + C₂) systems with and without tetrahydrofuran (THF). The compositions of vapor and hydrate phases under phase equilibrium were studied with model algorithm when structure I and structure II hydrates coexisted for the (methane + ethane) system. The average deviation between the modeled and actual mole fractions of ethane in hydrate and vapor phases was 0.55%, and that of ethylene was 5.7% when THF was not added. The average deviation of the mole fraction of ethane in vapor phase was 11.46% and ethylene was 7.38% when THF was added. The test results showed that the proposed algorithm is practicable.     

PZ活化MDEA乙烷深度脱碳工艺研究

目的 解决醇胺法乙烷脱碳工艺造成的乙烷损失量较大和装置能耗较高等问题。方法 用Aspen HYSYS软件对某乙烷回收流程的粗乙烷产品进行胺法脱碳模拟，在控制乙烷损失物质的量比小于0.3%的情况下对胺液中的PZ和MDEA质量分数进行了优选，同时对乙烷脱碳流程进行能耗优化。结果 与天然气脱碳工艺不同，乙烷脱碳工艺的MDEA质量分数太高会损失大量乙烷。在达到脱碳效果的前提下，较低的MDEA质量分数可避免损失大量乙烷，最佳MDEA质量分数为20%～28%。在此MDEA质量分数的条件下，可保证乙烷损失比仅为0.3%,往胺液中加入少量哌嗪(PZ)就可显著提高胺液对CO₂的吸收效果，最佳PZ质量分数为2.5%～5.5%。乙烷脱碳装置的主要能耗为胺液再生能耗，优化后装置的总能耗显著降低。结论 在工业条件下，应用较低质量分数的胺液可显著降低乙烷损失，可合理提高富胺液入再生塔温度或适当降低脱碳溶液循环量，以降低装置能耗。     

天然气深度脱碳分流解吸工艺研究

目前,常规天然气深度脱碳工艺能耗大,具体表现在再生塔温度高、重沸器热负荷过大、工艺流程换热简单、换热网络集成度小、热量损失多等方面。研究了一种分流解吸工艺,该工艺中物料分两股进入再生塔,回收再生塔塔顶气相热量,减少塔顶冷却器的冷却水用量,从而减少重沸器热负荷,达到一定的节能效果。结果表明,分流解吸工艺比常规工艺节能,当原料气中CO_2摩尔分数为3.63%时,最佳分流比为0.3,此时净化效果最好;当原料气中CO_2摩尔分数为20%时,最佳分流比为0.4,此时净化效果最好。第2股选择进料位置时,建议选取中部偏上两块塔板(第8块)作为最佳进料位置。     

LNG接收站冷能用于轻烃回收工艺

近几年,随着大型LNG接收站的快速发展,LNG冷能利用的研究也日益迫切。利用LNG冷能回收其中高附加值的C+2轻烃则是一种有效的方式。提出了一种利用LNG冷能回收轻烃的改进流程,利用脱甲烷塔进料为脱乙烷塔塔顶冷凝器提供冷量,得到液态乙烷和C+3,方便产品的储运。以国内某LNG接收站的富气为例,模拟计算得到:该流程中C+3收率可达97.5%,乙烷回收率可达95.78%。对装置的经济性进行了分析,结果表明,使用该流程进行轻烃回收效益显著。并提出了LNG冷能用于轻烃回收工艺中冷能利用率的计算方法,得到单独采用该流程的冷能利用率为38.93%。针对LNG组分、温度等参数进行了敏感性分析,考察对C+3收率、乙烷回收率及能耗的影响,可以为接收站的优化运行提供指导。