天然气轻烃回收优化的研究

2015年第2期工业、生产天然气轻烃回收优化的研究李宝琦朱砂张文博李学凯哈尔滨石油学院黑龙江 哈尔滨150027摘要:对油田现阶段普遍采用的天然气回收冷换设备进行了优化;其次调节膨胀机出口压力和脱乙烷塔温度，分析其对轻烃回收率的影响，寻找相对最优的参数，以达到提高天然气轻烃回收率的最终目的。关键词:轻烃;透平膨胀机;冷换设备;优化Research of Optimizing in Recycle of Light Hydrocarbon of Natural GasLi Baoqi, Zhu Sha, Zhang Wenbo, Li XuekaiHarbin Petroleum Institute, Harbin 150027, ChinaAbstract: Cooler used in recycling of natural gas in oilfeld was optimized at present. Then the temperature of the dethanizer and thepressure of expander outlet was adjusted. The influence on the recovery of light hydrocatbon was analyzed,and it was tried to seek the optimalparameters in order to improve the recovery of light hydrocarbon in natural gas.Keywords: light hydrocarbon; turbo expander; cooler; optimizing提高天然气轻烃回收率，不仅提升整个天然气回收工艺的天然气冷换设备能够有效降低能耗。近两年来，天然气冷换经济效益，还能带动整个天然气开采业发展，本文从宏观和微设备中使用的空冷器发展非常迅速。针对吉林地理位置与大观两个角度对天然气轻烃回收率低、能耗高的问题进行了分析庆地理位置相似的特点，吉林油田宜采用2013年由大庆石化和研究，找出了影响回收率的主要因素，并提出提高轻烃回收公司机械厂研发出的表面蒸发式空冷器，空冷器应用到实际率与降低能耗的方法。中，能够实现温度低、耗能少、对环境污染降到最低。虽然1国内外天然气轻烃回收发展现状设备所需面积过大，前期的投资略高，但根据相关的资料显示，新型空冷设备与老型相比，仅电能就可节约60%加之其1.1 国内发展现状国内提高天然气轻烃回收的技术在不断的发展。2011他节约的耗能，每年可为企业节省百万。在降低能耗的同时年，罗琴通过HYSYS软件的模拟计算，确定了回收天然气轻还能提高整体的经济效益。综上所述，吉林油田适合对冷换烃最优工艺条件,进而有效提高了轻烃回收率; 2012年， 王设备进行更换。玉宝通过对天然气浅冷装置轻烃冷量回收技术研究，提出了2.2透平膨胀制冷剂的优化回收500#浅冷装置的轻烃和外输气冷量的优化方案，该技术通过研究发现，天然气轻烃回收装置回收率偏低的主节约了制冷机组电耗和循环冷却水; 2013年，王乙涛通过对要因素还是在于系统压力和冷凝温度。对于冷凝温度的控伴生气(轻烃回收工艺进行分析，在工艺流程优化、设备选型制，可主要优化透平膨胀机制冷装置，但如果一味的追求和设计上提出了改进方案。NGL的回收率，装置的耗能也会随之提高，总体上并不能使经济效益得到提升，这与油田生产主旨背道而驰，因此1.2 国外发展现状比较而言国外天然气轻烃回收技术比国内要领先许多。选择将装置的总耗能和丙烷组分回收量的最小比值为优化OUP公司发布的UOP Separex TM Flux' 技术能够处理大容量气体，进而有效降低了设备耗能; MTR公司发布的LPG- -SepTM技目前的研究主要集中于膨胀机出口压力和脱乙烷塔塔底术能直接在井口气中回收轻烃，从而能减少资源浪费和因火炬温度对丙烷回收率的影响，结合大庆油田和吉林油田的实际放空而造成的环境污染。Toyo研发的COREFLUXTM技 术能高效情况和东北地区冬季温度偏低等因素，我们将膨胀机出口压力(膨胀机出口温度-103° )和脱乙烷塔塔底温度选作优化变的从炼油尾气和油田伴生气中回收LPG,能耗也较低。目前，国内越来越重视对天然气轻烃回收技术的研究，量，膨胀机出口压力的增加、脱乙烷塔塔底温度的降低都有通过借鉴国外相关技术和不断的自主研发，国内的天然气轻利于实现优化目的，当两个变量同时改变时，可以实现装置烃回收技术已经取得了较大进步，但仍然存在回收率偏低的总耗能与回收丙烷组分回收量的比值最小。技术问题，主要原因还是在于回收工艺不够优化，机组运行在不同膨胀机出口压力和脱乙烷塔底温度条件下，满足优化目标时对应的优化变量值和优化目标值如表1可以看出，优参数不标注。化变量达到最小值即优化后的膨胀机出口压力为1.1Mpa，脱乙2天然气轻烃回收工艺的优化烷塔塔底温度为34C。优化后的丙烷组分收率为91.82%，液化2.1天然气轻烃冷换设备的优化气产量为24.581/d,轻油产量2.73u/d,组成见表2。优化后主要目前油田的冷换设备相对都比较落后，耗能高，而使用工艺操作参数见表3。(下转第8页)工业、生产2015年第2期3)控制R201密度递增值每分钟不超过2 kg/m'，调节乙烯进聚合物在造粒过程的降解。料量，控制乙烯进料速率。4) 控制R201温度增加值不超过1表5生产无规共聚PP T5015时最终乙烯含量和乙烯加入量及其配比C，调节乙烯进料量。控制反应速度。乙烯加入量/ η (CH) /n n (H2) /n最终乙烯 含表4 乙烯含量与产品强度关系(kg●h')(CHI+CH) .(CH)量，%悬臂梁缺口冲击强度(23拉伸屈服强154. 250.450.0401.99乙烯质量分数，%_ C)/ (kJ.m3) _度MPa160.940.440. 0351.782.35.0153. 590. 0401. 890.63.531.0154. 781. 880.4.30.35.28.4(3)优化聚合工段的工艺参数，调整R201的乙烯进料3.16.826.0量，控制液相中乙烯浓度在50% ~55%，乙烯质量分数为12.020.3≥7%。产品抗冲击性能强度达到客户要求。PP T5015满足质R201的反应条件决定了最终产品中的抗冲击性能，在生量指标要求，得到市场认可。产中，通过控制加入到R201中乙烯量和调整R201的反应条件，使产品性能达到指标要求。通过控制R201内乙烯/ (乙烯参考文献+丙烯)的摩尔比和氢气与丙烯的摩尔比来确保反应条件。试[1]洪定一. 聚丙烯-原理、工艺与技术[M]. 北京:中国生产最终乙烯含量与乙烯加人量及其配比的关系见表5。石化出版社,2011 :270-274.[2] 内罗●帕斯奎尼.聚丙烯手册[M]. 北京:化学工业出3结论反社,208 :250- -253.( 1)通过调整反应器中氢气加入量，可较好地控制产品[3) 罗招灰,蒋善君.高刚性抗冲聚丙烯的开发U]. 合成树的MFR。脂及塑料,24,2007,24(1):6-8.[4]阚林,夏华.PP管材专 用树脂的生产开发0].合成树脂(2)通过使用高效抗氧剂及调整简体操作温度，可防止及塑料,2005,22 (5):21-23.(上接第1页)表1优化计算数据作参数，在满足优化目标最优时使丙烷的组分回收率达到91.82%，实现了在减少能耗的同时，提高了丙烷的回收率。优化变量1压力(MPa) 0.5 0.71.1.3天然气轻烃回收是一项巨大产业，而如何提高轻烃回收温度(C) 3735333437率是实际生产过程中需要面对的一-项重要任务。 本文根据现场的实际情况，通过对影响轻烃回收率的相关因素进行研OPT (kJ/mol) 141.67 128.39 112.63 119.74 124.21究，得出以下结论:表2 LPG和轻油产 晶组成(mol%)(1 )空冷器虽然投资高，但将其用于油田的天然气轻烃组分C，C2 C3 iC, nC， iC。 nCs C。CO2N2冷换设备中，既满足节能环保的要求，又能提升天然气轻烃回收率升。LPG 0 4.67 45.32 34.20 10.52 1.63 1.10 0.11 0 0(2)当装置总耗能和丙烷的回收组分之比达最小比值，轻油0 0 0.47 6.825.4918.1225.9441.45 00丙烷的回收率可达91.82%，实现了在提高丙烷回收率的同时减少能耗的目的。表3优化后主要工艺操作参数操作参数温度(C)压力(MPa)[1] Dehghani, Kaveh, Ehrlich. Evaluation of Steam Injection低温分离器-702.6Process in Light Oil Reservoir. 49016 -MS 1998 :279- -291.膨胀机出口-103[2] 付秀勇，对轻烃回收装置直接换热工艺原理的认识与分析[M].石油与天然气化工，2008-01-008 :18- -23.干气增压机进口531.2[3]李仁科，提高轻烃回收率工艺参数研究[C].硕士.脱乙烷塔塔顶脱乙烷塔塔底1.1[4]黄禹忠，轻烃回收工艺过程模拟研究[C]. 硕士.液化气塔塔顶液化气塔塔底1391.4[5] H. A. Ferguson, S. A. Mehta. Oxidation Studies ofLight Hydrocarbons For Undertbalanced Dilling Safety. 2003- -226通过相关的优化计算得出了回收装置主要设备的优化操2003.