浅谈如何提高天然气轻烃回收装置收率

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浅谈如何提高天然气轻烃 回收装置收率
王 媛
（ 黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公 司天然气分公 司， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ２ ５遍来说效 率较低 ， 如果要从低压低 回收的轻烃收率状 态向 高收率 、 低 能耗 的方向发展 ， 且对原装置不做 特别大的改动 ， 这是本文研究的课题。本文 以大庆油 田的某套轻烃回收装置为对 象， 通过模拟计算研究 了温度 、 压 力对轻烃收率的影响 ， 分析 装置所存 在的ｆ ＊ ７ 题， 提 出具体的工 艺技 术改造措施 。结果表 明 ： 在 对原 装置不做 重大改造的前提下 ， 通过 回收外输 干气冷量 ， 增加水 冷设备 等 ， 轻烃收率 大幅提 高， 实验证 明该套改造方案合理可行。 关键词 ： 天然气； 轻烃； 回收； 轻烃收 率 在 实际 的生 产过程 中 ，就需要根据 具体情况 调整压 力 以及 温 就 目前来 说 ，我 国的轻烃 回收装 置多为 ２ ０世 纪 ８ ０年代所建 度 ， 来提高轻烃 收率 。 当装 置的操作压力较低时 ， 降低温度是提高收 造， 由于受到 当时设备 、 技术等方面的影响 ， 轻烃装置基本上都采用 率 的唯一途径 ，但是 此种做法将对装置 的制冷系统 提出更高 的要 的是 低压 操作 。 轻烃 回收装置只能勉强的维 持低效益 运行 。 但是 ， 随 求 。与此 同时 ， 对 于低压气体则可依靠提高装置 的压力来 大幅提高 着 经济 的发展 ， 科 学研究也在不 断的进行着改 革 ， 而对于轻 烃 回收 轻烃收率 。相对于本文所研究 的装 置 ， 要想从提 高压力上来达 到轻 作 为油 田新 的经济增长点 ， 也越来 越受到人们 的关注 ， 普遍 希望能 烃 的高收率 ， 这就意 味着要更换压缩机及相应 的工艺设备 、 管线 等 ， 有一种方式将轻烃 回收技术 向高 收率 、 低能耗 、 撬装化 的方 向发展 。 这就等 于是 使整个装置 近于重建 ， 投 资较大 ； 而通过对原装 置进行 将这一部分装 置进行工艺技术 的改造 ， 这样不仅 能合 理利 用天然气 工艺技术 改造 ， 提高装置 的制冷 能力 ， 进一 步降低冷凝温度则 是一 资源 ， 还提高了装置经济效益。 个 不 错 的 可 行 的 方案 。 ２装置的现 状分 析 ４技术改造方案及结果 ２ ． １ 装置的现状研究 通过对装置的工艺参数进行分析可知 ， 原料气压缩机 出 口温度 大庆油 田某套轻烃 回收装置建成于 １ ９ ８ ４年 。在投产初期 ， ３台 基本在 １ ０ ０ ￣ ２ 以上 ， 经空冷器 冷却 后温度 为 ５ ０ ％， 显然如果将 空冷 级压 缩机两 开一 备 ， 型号为 ４ Ｌ ＿ ２ ８ ／０ ． ３ — ５ ， 采用透平 膨胀机 的制 后 温度 进一 步降低将有利于轻烃的 回收。 装置 目前干气外输温度为 冷方式制 冷。１ ９ ９ ８年首次进行 了工艺 改造 ， 一改原先 的装 置 ， 采 用 ｌ ７ ℃， 由于外输 干气 主要用作 加热炉 的燃 气 ， 提高温度是 对其有 利 Ｐ Ｚ ０ ７ Ａ — Ｓ Ｍ 型涡轮膨胀制冷机组代替原先 的透平膨胀 机 ，同时将 ３ 的。因此 ， 可 以将干气与空冷后的物流进行换热 ， 回收其冷量 。根据 台一级压缩机 中的两 台升级改造为二级压缩 。在生 产运行 中， 一级 上述分析 ，欲将外输干气物流与空冷后物流经换热器进行换热 ， 空 压缩和二级压缩各 运行一台 。随着时代 的发展 ， ２ ０ １ ０年采用 了膨胀 冷后面增设水冷器 ， 并将一级 油气 分离器及 二级 油气分离 器的轻烃 制冷与外 加冷源相结合 的典型制冷 工艺 ， 冷 量来 自两部 分 ： 一部分 分别储存 。 由直接膨胀制冷提供 ， 不足部分冷量则 由辅助冷剂提供 。 通过对改造后 的装 置工艺流程分析 ， 我们 知道若 新增冷却器与 ２ ． ２对原装 置的分析 空冷器 的冷却负荷相同 ，改造后的膨胀机制冷温度进一步降低 ， 出 原装 置的轻烃 收率低 ， 通过对装 置的运行 情况以及主要工艺参 口温度为 －６ １ ． ６ ｏ Ｃ， 蒸发器的出 口温度也降到 ０ ￣ Ｃ以下 ， 冷量得到充 数进行分 析 ， 其收率低 的主要原 因有 以下几个方面 ： 分利用 。经计算 ， 膨 胀 比由原来 的 ３ ． ５提 高到 ６ ． １ ９ ， 膨胀 比更 为合 其一 ： 系统冷量利用不合理 。 通常情况下 ， 常规制冷剂 的制冷温 理 。 度 为－ －２ ５—一３ ５ ℃， 而 目前在该套设备 的回收装置中蒸发器的 出口 在对其技术进行改造之后 ，通过对 比丙烷的前后 回收率可知 ： 温度 为 ４ ￣ Ｃ， 很 明显 的可以看 出 ， 外 冷装置 的低 温冷量 没有得 到充 改造后轻烃中丙烷 以上组分的 回收率提高了 １ ０ ． ０ ７ ％，丙烷收率则 ７ ． １ ６ ％， 改造效果更显著 。 分利用 。究其原 因 ， 冷量利用不合理是 因为蒸 发器的入 口温度高达 增加 １
一
１概 述
４ ０ ℃。
５结 论
通过对工 艺技术进 行改造 ， 即回收外输干气 的冷量 ， 增加水 冷 其二 ： 装置的压力太低也是一个很重要 的方 面。虽然改造之后 装置的制冷深度提高 了 １ ７ ． ９ ￣ Ｃ ， 丙烷收率由 ２ ８ ． ４ ３ ％提高到 仍属 低压操作 ， 但是膨胀 机制冷能 力不足 ， 膨胀机 的膨胀 比为 ３ ． ５ ， 设备等 ， ４ ５ ． ５ ９ ％， 年可 多回收轻烃 ５ ４ ０吨 ， 增产增效 效果显著 ， 因此该套 改 出 口温 度 －４ ０ ℃左 右 。 其三 ： 工艺流程对装置也起着举足轻重 的作用 。从 该轻烃 回收 造方案较 为合理 。 装置 的工艺流程上 看 ， 由于二级油气 分离器（ 以下简称二 分） 的出油 但改造后 的装置仍采取低压操作 ， 提高丙烷及丙烷 以上组分 的 量较 低 ， 约为一 级油气分 离器 （ 以下 简称一分） 出油量 的 １ ３ ％， 为了 收率 受到了一定 的限制 ，如果要求丙烷 以上组分达到较高 的收率 ， 方便 生产 ， 二分后不单设 储罐 ， 而是将其 与一 分分离 出的轻烃混 合 装置的冷 量消耗将急剧增加 ， 这时只有 通过提高 装置的操 作压 力来 后统一送入轻烃储罐 。 由于两个分离器 出口轻烃 的压力和温度相差 解决。 该套方案只在原流程上做调整 ， 改造少 ， 效果 明显 。 所 以， 不失 较大 ， 在混合的过程中 ， 二级分离器 出 口轻 烃中的轻组分部分气化 。 为一种对原工艺流程 的不足进行弥补的有效手段 。 参 考 文 献 通过对装置进行模拟计算 ， 混合后 的轻烃气化率 为 １ ０ ． ０ ９ ％， 这部分 １ ］ 朱旭 笛． 轻烃回收装置改造的理论和 实践 ［ Ｊ ］ ． 油 田地 面工程（ Ｏ Ｓ Ｅ ） ， 气体经轻烃储罐上方 的管线进入 干气线 ， 用于油 品储罐 的增 压及 油 ［ 品的输送 ， 轻烃的 回收率大大降低 。 １ ９ ９ ４ ， １ ３ （ ６ ） ： ２ ５ ． ３改进 理 论 依 据 『 ２ １蒋洪等．轻烃 回收技 术的现状及发展 方 向 ［ Ｊ ］ ．石 油规 划设计 ， 由上述分 析可知 ， 在轻烃 回收装置 的操 作 中， 影响轻 烃收率 的 ２ ０ ０ ０ ， １ １ （ ２ ） ： １ ５ － １ ６ ． 主要 因素是压力和温度 。在不改变原装置 的前 提下 ， 最有利 于轻 烃 ［ ３ 】李铁 林．天然 气分 离与液化 气设备 术语讨论 ［ Ｊ 】 ．天 然气工业 ， 冷凝 的做 法是提 高装置 的压力 、 降低制 冷温度 ， 并且也 符合轻烃 的 １ ９ ９ ４ ， １ ４ （ ６ ） ： ７ １ ． 冷凝原理 。 但是 ， 在不同压力下 ， 温度对轻烃收率提高的影响程度是 ｆ ４ １ 李士伦等． 天然 气工程（ 第一版）【 Ｍ】 ． 北京 ： 石油工业 出版社． ５ １ 王朝 霞， 王成敏 ， 李 东芳． 浅论 天然气轻 烃回收工艺的选择［ Ｊ 】 ． 油气 不 同的 。当增 压机 出 口压力为 ０ ． ８ ０ ＭＰ ａ时 ，需要将 温度降低 到一 『