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。     

高压吸收塔工艺回收天然气凝液的模拟分析

传统的天然气凝液回收流程中吸收塔的压力设置受分馏塔(脱甲烷塔/脱乙烷塔)压力的限制,当所处理的原料气压力高于6MPa,CO2量分数超过5%时,膨胀机的膨胀比很大,导致天然气凝液回收装置的能耗较大、膨胀机出口及吸收塔塔顶塔板处容易发生CO2冻堵。高压吸收塔工艺中吸收塔与分馏塔的操作压力可单独设置,吸收塔的操作压力较高,降低了外输干气的再压缩功率,膨胀机出口及吸收塔塔顶塔板处的操作工况远离了CO2固体的形成条件。研究实例表明:与传统的凝液回收流程相比,高压吸收塔流程中外输干气的再压缩功率降低了26.1%、吸收塔的CO2冻堵温度裕量升高了19.45℃、主换热器的热利用率提高了7.7%、丙烷回收率高达99.3%。     

高酸性气体二氧化碳对天然气处理装置的影响

中原油田由于原料气中CO2含量呈现越来越高的趋势,天然气处理装置中脱甲烷塔、节流阀等设备在运行中经常出现冻堵,装置难以安全平稳运行。分析中原油田伴生气中CO2含量≤3%对天然气处理深冷装置的影响,采用重烃的工艺技术,有效减少了CO2冻堵问题。经核算可知,脱甲烷塔顶冻堵温度平均降低1～2℃,乙烷产量平均每天增产4 t。项目投运后,在解决冻堵问题的同时增加了乙烷收率,年增加销售收入584万元。     

低压富气乙烷回收工艺改进

目的国内油田伴生气乙烷回收均采用液相过冷工艺(LSP),解决该工艺在乙烷回收运行工况中存在的能耗较高、回收率较低的问题。 方法基于LSP工艺流程和气相过冷、气液相混合过冷的原理,提出气液两相过冷改进工艺(GLSP)、原料气分流过冷工艺(FGSP),并进行工艺流程对比分析,重点研究改进工艺的特性和对原料气中CO₂的适应性。 结果①GLSP工艺适用于外输气压力低的油田伴生气乙烷回收,具有乙烷回收率高、CO₂适应性强(CO₂摩尔分数为0.5%~2.5%)等特点;②GLSP工艺流程最优增压压力范围为4.0~4.5 MPa,乙烷回收率不宜超过95%;③在原料气中CO₂含量相同的条件下,随着气质变富,脱甲烷塔控制CO₂冻堵的能力不断增强;④在同一气质条件下,装置总能耗随着原料气中CO₂含量的增加而增大。 结论提出的改进工艺提高了乙烷回收率,确定了最优增压范围,并提高了对原料气中CO₂的适应性,为实际低压富气乙烷回收装置设计提供参考。      

SRC乙烷回收工艺改进及综合对比分析

基于SRC乙烷回收工艺提出了节能的富气乙烷回收改进工艺流程,选择了国内6种富原料气作为基础数据,采用经济和热力学分析方法综合对比分析了RSV及SRC改进流程SRCR。在富气条件下,对比分析结果表明:①冷箱内部板翅式换热器几何结构极大地影响其投资成本,在不同气质工况下,同一冷箱内部板翅式换热器结构基本相同,略有差异;②与应用广泛的RSV流程比较,SRCR改进流程年操作成本平均降低4.38百万美元,节能潜力明显;③SRCR乙烷回收工程运行工况下的FNPV均大于零,能满足基准收益率要求的盈利水平,项目投资净利润较大;④在不同富气条件下,SRCR流程均表现出很好的适应性,且气质不同,节能效果有所不同。      

CH4- CO2体系固体CO2形成条件的预测模型

采用膨胀机制冷工艺回收天然气中的乙烷时,膨胀机出口与脱甲烷塔顶部的温度较低,容易发生CO₂冻堵,影响装置的正常运行。准确预测固体CO₂的形成条件,有助于及时采取相应的措施调整凝液回收装置的操作工况,避免CO₂冻堵。为此,分析了CO₂固体的形成条件,根据相平衡原理,采用标准形式的Peng Robinson状态方程建立了液固平衡模型（LSE）和气固平衡模型（VSE）,据此分别对CH₄-CO₂2气相体系和CH₄-CO₂2液相体系中的固体CO₂形成温度进行了计算,并与用HYSYS软件预测的固体CO₂形成温度进行了比较。结果表明：该计算模型的准确度较高,与实验数据的误差在2 ℃以内;而HYSYS软件预测的CH₄-CO₂气相体系的固体CO₂形成温度较实验数据偏高1～5 ℃,预测的CH₄-CO₂液相体系的固体CO₂形成温度较实验数据偏低1～6 ℃。     

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%。     

富含CO2天然气低温分离防冻堵工艺研究

富含CO2天然气在采用低温分离技术进行处理时,容易导致天然气处理装置发生CO2冻堵,造成装置停车甚至设备损坏,影响装置的正常生产。借助HYSYS模拟软件,选择P-R状态方程,通过气体过冷、液体过冷、残余气再循环、残余气富集再循环、加入防冻剂五种工艺的CO2在脱甲烷塔塔液分布、乙烷收率、能耗等方面的对比分析,寻求较佳的方案解决富含CO2天然气轻烃回收装置的冻堵问题。经过综合分析得出,残余气再循环工艺及残余气富集再循环工艺性能优良,能有效处理富含CO2天然气。     

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。     

炼油厂轻烃管道水合物生成模拟与预防

冬季气温较低时,C_1～C_4等轻烃类输送管道由于含有水分易发生冻堵,镇海炼化Ⅱ焦化富气线、脱后焦化液化石油气、焦气回收富乙烷气及低压燃料气等在冬季均因水合物(可燃冰)的生成发生过冻堵,严重威胁装置生产。借助于RSIM流程模拟软件,对冻堵原因即水合物生成条件进行模拟。模拟结果表明,水合物生成由易到难顺序为硫化氢乙烷乙烯丙烷异丁烷二氧化碳甲烷,炼油厂常见的焦化和常减压饱和液化烃水合物生成温度约2.2℃。从工艺和工程方面给出预防措施。     

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。      

富气乙烷回收工艺改进及能耗分析

目的针对国内处理原料气在气质较富时乙烷回收装置单一、产物回收率低的问题,在原有工艺冷干气回流流程(cold residue reflux process, CRR)的基础上提出两种高效乙烷回收流程,即带闪蒸的冷干气回流流程(cold residue reflux process with flash evaporator, CRR-FE)和部分原料气过冷分离的冷干气回流流程(cold residue reflux process with feed subcooled, CRR-PS)。 方法在保证乙烷回收率高于95%的条件下,利用HYSYS软件模拟改进工艺流程,设置了3组逐渐变富的气质对CRR及改进流程进行了综合能耗和火用分析对比。 结果改进后的流程有很好的节能效果,其中CRR-PS流程节能效果明显,在GPM值为4.3时,CRR-PS流程综合能耗节约了9.4%。3种流程火用损最大为主体设备压缩机中的外输压缩机,其次是塔设备中脱甲烷塔和丙烷制冷,最后是换热器、空冷器及水冷器;改进后的流程性能很好,整体火用效率在80%以上,总火用效率排序为CRR-PS＞CRR-FE＞CRR;当GPM值为4.3时,CRR-PS火用损为28 471 kW,相比于CRR降低了3.9%,表明CRR-PS火用损失较少,有很好的节能潜力。 结论CRR-PS流程对富气适应性更强,节能效果更好。      

乙烷裂解炉及急冷油减黏系统改造

采用新增1台重燃料油汽提塔,并将1台裂解炉改造为循环乙烷与丙烷裂解炉(以下简称乙烷炉)措施,对中国石油大庆石化公司新老区裂解装置进行了改造.结果表明,通过对乙烷炉改造,排烟温度降至108℃,热效率达到94％,乙烷转化率提高了10个百分点.通过对急冷系统改造,老区急冷油减黏塔塔釜温度提高11℃,新老区可节约调质油96 t/d,多发生稀释蒸汽量10 t/h.     

英买天然气处理装置提高丙烷收率工艺改进研究

英买天然气处理装置采用分子筛脱水及J-T阀节流制冷的低温分离工艺,以控制外输天然气烃、水露点为目标,附带回收少量液烃。目前,装置丙烷收率仅22.64%。为了提高气田开发的经济效益,分析了装置丙烷收率低的原因,提出以回收丙烷为目标的工艺改进方案。通过工艺比选发现,SCORE工艺丙烷收率高、能耗低,是最适合英买天然气处理装置的丙烷回收工艺。对装置的脱乙烷塔压力进行优化,当压力为3 900kPa时,装置收益较高,脱乙烷塔操作稳定性较好。工艺改进后,产品质量合格,装置丙烷收率提高至97.54%,装置收益提高了66.31%,经济效益明显提升。对英买天然气处理装置的工艺改进研究表明,与其他丙烷回收工艺相比,SCORE工艺的脱烃单元和脱乙烷塔之间的冷量集成更合理,在较高的脱乙烷塔压力下仍具有很高的丙烷收率,对于外输压力较高的丙烷回收装置,采用SCORE工艺可降低外输气压缩功耗,流程简单,节能高效。     

遂宁10×10~4m~3/d轻烃回收装置脱乙烷塔体系存在的问题与讨论

针对遂宁轻烃回收装置脱乙烷塔体系目前存在塔底温度控制不稳定,塔底液化气易汽化,回流泵操作困难等问题进行分析与讨论,寻找优化操作方案,从而提高回收率。