天然气轻烃回收工艺流程
天然气轻烃回收工艺设计及操作参数优化

天然气轻烃回收工艺设计及操作参数优化摘要:乙烯的成本比较低廉,一般来说可以使用天然气中的乙烷与丙烷作为材料,而这些材料价格仅仅达到石脑油材料的百分之三十,天然气通过高压管道达到城市门站中,对其分输之前要进行调压,但是在调压的时候会产生较大的压力。
本文重点分析了高压管道输送中天然气轻烃分离回收技术和操作,具体分析了轻烃的回收概率、功能消耗量等要素,工作人员要进一步优化相关参数,并且有效地达到系统能量的高效性,这样才可以更好地达到轻烃分离技术的功效。
这次研究中c2的回收概率较高,能够位乙烯装置的运行提供较好的动力,也可以提供高质量的乙烷轻烃材料,从而真正地解决乙烯工业发展中原料问题,也就能够促进天然气和乙烯工业经济的健康发展。
关键词:天然气轻烃;工艺;操作参数;优化引言天然气轻烃在回收的时候需要使用冷凝的分离法和吸附方法,因为吸附剂所吸附的烃类气体较少,故这种方法在轻烃回收过程中没有得到充分的运用。
通过吸收方法中柴油和石脑油的使用来吸附天然气中的轻烃元素,工作人员要具备较强的处理能力,很容易出现蒸发现象,还会加大资金的投入力度和运行难度。
通过冷凝分离方法可以让天然气在不同沸点状态下进行分离,从而有效地降低天然气的温度,通过冷凝处理操作后的气液分离能够获得较多的重烃类天然气凝液。
1膨胀制冷的轻烃分离方法本文使用的原料气体是30摄氏度9MPa管输天然气,其中的组分和含量大小如表1所示。
轻烃分离主要表示为把甲烷与乙烷等较重的组分脱离脱甲烷塔,然后使用大于百分之九十回收率的C2深冷工艺,而具体的温度可以达到 90摄氏度到 100摄氏度。
管道天然气本身具有9兆帕的运输压力,并且在膨胀制冷状态下可以让轻烃深冷的分离更加冰冷。
轻烃分离技术中的膨胀机与冷箱是重要机器,气流在膨胀机中会出现冷凝现象,并且析出更多的凝液,工作人员要确保整个膨胀机的有序运转,需要不断地延长设备的周期,还要有效地降低出口物流带中的液量体积。
轻烃回收工艺流程的优化

轻烃回收工艺流程的优化摘要:天然气中的轻烃是优质的燃料,现在通常采用浅冷方法回收轻烃,浅冷装置操作主要问题是能耗高而轻烃的回收率低,现在开展轻烃回收装置优化研究,优化结果,回收率提高了,能耗降低了,获得可观的经济效益。
关键词:轻烃回收装置优化中图分类号:tf526 文献标识码:a 文章编号:轻烃回收的原理和现状1、工艺方法:目前国产化装置采用的主要工艺方法有冷剂循环制冷、膨胀制冷和混合制冷。
(1)冷剂制冷有氨、氟利昂、丙烷循环制冷。
氨和氟利昂已被逐渐淘汰,丙烷冷剂压缩循环制冷属于新开发的制冷工艺,制冷温度为-35至-30度,制冷系数较大,丙烷冷剂可由轻烃回收装置自行生产,无刺激性气味,该工艺将在国内广泛应用。
(2)采用膨胀制冷法的工艺装置,国内有膨胀机制冷和热分离机制冷两种方法。
大多数装置采用中低压小膨胀比的单机膨胀机制冷技术,膨胀比小,制冷温度一般为-50度,装置运行平稳,工艺技术成熟,膨胀机制冷工艺得到了广泛的应用。
目前国产化装置以回收lpg为主,c3平均回收率不足60%,深冷装置少,膨胀制冷工艺流程单一,国产装置大多采用iss膨胀制冷工艺。
国内开发应用的热机分离机制冷技术,由于热分离效率低,适应性差,技术性能差,质量不过关等原因,我国仍处于工业试验阶段。
(3)国外浅冷装置广泛采用丙烷制冷工艺,在美国和加拿大多用于处理c3含量较多的伴生气,国外深冷装置采用制冷工艺有复叠式制冷法、膨胀制冷法和膨胀制冷与冷剂制冷相结合的混合制冷法。
原料气脱水技术目前国产轻烃回收装置大多数采用分子筛脱水方法,在中深冷装置中全部用分子筛脱水方法。
国外常用的脱水方法主要有三甘醇脱水法、分子筛脱水法和喷注甲醇或乙二醇防冻脱水法。
深冷装置多采用分子筛脱水法或分子筛脱水与其它脱水方式相结合的方法。
冷换技术板翅式换热器作为主要冷换设备,在国产装置中已得到广泛应用。
板翅式换热器具有占地面积小、绝热材料少、安装费用低的优点,具有较小的换热温差,传热效率高,可做大限度地进行能量回收利用,以降低能耗,简化流程。
天然气处理工艺和轻烃回收技术

甲醛
MTBE
醋酸
氯甲烷
甲胺
MMA
DMT
醋酸乙烯
甲醇蛋白
乙烯
10
天然气加工工程
天然气处理工艺技术
天然气轻烃回收工艺技术
硫化氢腐蚀原理与防护技术
天然气计量自动化
11
天然气处理工艺技术
一、天然气脱水的主要原因
1、天然气会与其中所带的液体或水形成固体化合物,造成堵塞
阀门,设备甚至是整个管线。
2、造成腐蚀,特别是在CO2和H2S存在的情况下。
2、气体膨胀制冷(内冷)
20
天然气轻烃回收工艺技术
一、天然气处理站轻烃回收实验方法研究目的
为提高油气综合利用水平,进行天然气处理站轻烃回收实验方
法研究有十分重要的现实意义。凝析天然气和伴生气中含有大量的丙
烷及丙烷以上重烃组分,从中回收和合理利用这部分烃类资源,将提
高油气田开发的经济效益。
轻烃回收工艺目前广泛采用的是低温分离法或低温分离法与其
再根据天然气处理站的原料气处理量和液化气、轻质油的产量数据
,基于质量平衡计算得到了液烃回收率。
C3+回收率的计算公式如下:
Eij=mij
×n
ij/a
式中:Eij———— 一定条件下的C3+回收率,质量%;
mij———— 一定条件下的质量液化率,%;
nij———— 一定条件下冷凝出的液烃中的C3+含量,质量%;
伴随原油共生并与原油同时被采出的天然气。在地层中为油、气两
相。油田气中除甲、乙、丙、丁烷外,还含有戊、已烷,甚至C9、
C10组分。
2、按天然气烃类组成分类
(1)C5界定法——干、湿气的划分
①干气(dry gas):指1Sm3(CHN)井口流出物中,C5以上烃液含量低于
春晓气田陆上终端天然气轻烃回收工艺介绍

0.0001 0.0001 0.0001 0.0001
0.0246 0.0204 0.0204 0.0200
0.0084 0.0104 0.0104 0.0105
0.9272 0.8695 0.8695 0.8655
0.0245 0.0484 0.0484 0.0515
0.0097 0.0259 0.0259 0.0279
0.0023 0.0095 0.0095 0.0103
0.0021 0.0082 0.来自082 0.00870.0007 0.0026 0.0026 0.0022
0.0004 0.0025 0.0025 0.0021
0.00 0.0016 0.0016 0.0010
0.00 0.0005 0.0005 0.0002
一、装置概况
春晓气田群开发建设工程 陆 上 终 端 ( 下 称 春 晓 终 端) 是 目前国内处理量最大的天然气
凝液回收工厂, 其生产装置包括段塞流捕集及凝析 油稳定、分子筛干燥脱水、凝液深冷分离 ( A / B 列) 、凝液分馏 ( A / B 列) 、凝液储运等设施。春晓 终端工艺流程框图见图 1。
分离系统采用先进的深冷加工工艺, 应用膨胀 机制冷工艺技术和冷箱冷量回收工艺, C3+收率 98% 以上。此工艺充分利用了装置冷量, 提高了丙烷收 率, 并解决了 CO2 冻堵问题。
分馏系统脱丙烷塔、脱丁烷塔、脱戊烷塔塔压 和塔顶回流罐液位控制采用选择调节系统, 有效地 稳定了塔压。塔顶冷凝器为全冷凝器, 压力变送器 PT 安装在塔液位测量引出管线上, 用于测量塔底压 力并与回流罐液位组成串级 调 节 系 统 , 控 制 PCV- 1 开度, 同时控制塔顶放空调节阀 PCV- 2 开度, 以稳 定塔压。正常情况下, 选择开关是合在 PT 和 PCV- 1 控制回路上, 即由 PCV- 1 的开度调节回流罐液位及
天然气轻烃回收工艺流程

轻烃回收工艺主要有三类:油吸收法;吸附法;冷凝分离法。
当前主要采用冷凝分离法实现轻烃回收。
1、吸附法利用固体吸附剂(如活性氧化铝和活性炭)对各种烃类吸附容量不同,而,将吸附床上的烃类脱附,经冷凝分离出所需的产品。
吸使天然气各组分得以分离的方法。
该法一般用于重烃含量不高的天然气和伴生气的加工办法,然后停止吸附,而通过少量的热气流附法具有工艺流程简单、投资少的优点,但它不能连续操作,而运行成本高,产品范围局限性大,因此应用不广泛。
2、油吸收法油吸收法是基于天然气中各组分在吸收油中的溶解度差异,而使不同的烃类得以分离。
根据操作温度的不同,油吸收法可分为常温吸收和低温吸收。
常温吸收多用于中小型装置,而低温吸收是在较高压力下,用通过外部冷冻装置冷却的吸收油与原料气直接接触,将天然气中的轻烃洗涤下来,然后在较低压力下将轻烃解吸出来,解吸后的贫油可循环使用,该法常用于大型天然气加工厂。
采用低温油吸收法C3 收率可达到( 85~90%),C2 收率可达到(20~60%)。
油吸收法广泛应用于上世纪 60 年代中期,但由于其工艺流程复杂,投资和操作成本都较高,上世纪 70 年代后,己逐步被更合理的冷凝分离法所取代。
上世纪80 年代以后,我国新建的轻烃回收装置己较少采用油吸收法。
3、冷凝分离法(1)外加冷源法天然气冷凝分离所需要的冷量由独立设置的冷冻系统提供。
系统所提供冷量的大小与被分离的原料气无直接关系,故又可称为直接冷凝法。
根据被分离气体的压力、组分及分离的要求,选择不同的冷冻介质。
制冷循环可以是单级也可以是多级串联。
常用的制冷介质有氨、氟里昂、丙烷或乙烷等。
在我国,丙烷制冷工艺应用于轻烃回收装置还不到 10 年时间,但山于其制冷系数较大,制冷温度为(-35~-30℃),丙烷制冷剂可由轻烃回收装置自行生产,无刺激性气味,因此近儿年来,该项技术迅速推广,我国新建的外冷工艺天然气轻烃回收装置基本都采用丙烷制冷工艺,一些原设计为氨制冷工艺的老装置也在改造成丙烷制冷工艺。
天然气冷油吸收法轻烃回收工艺

收, 吸收塔 ( -0 ) 出 气 为 符合 国 家 管 输标 准 的 T 10 顶 外输 天然 气 。吸收 塔 ( -0 ) 含 有 轻 组分 的凝 析 T 10 底
油在 经过 冷箱 ( NG 1 1 、 箱 ( -0 ) 热 后 L -0 ) 冷 I NG 10 换
11及第二再沸吸收塔 ( -0 ) 0) T 12  ̄表 4 所示 , 相关热
关键 词 : 然 气 天 轻 烃 回收 模 拟
表 1 原 料 气 的 组成
冷 油 吸收法 利 用 低 温 有 利 于 吸 收 的原 理 , 流 在
一 №
以
摩尔分数
o 9 .1 O 3l . 9 . 1 O O 6 4 .
程 中增加制冷单元 , 吸收油降温至 0 使 ~一4 "后 0 C 进行 吸收操作 。该法与常温吸收法相 比, 2 C 的回收 率得到明显提高。本文通过对冷油吸收法轻烃 回收
工艺 进行 模 拟研 究 , 利 用 冷 油 吸 收法 进 行 轻 烃 回 对 收 的工艺 设 计 和生 产运 行具 有 指导 意义 。
18 .
O 3 . 3 O 3 . 4 o 1 . 4
1 状 态 方 程 的 选 用
可 以作 为 天 然 气 轻 烃 回收 的 主要 计 算 公 式 有
3 中石油长庆油田第一采气厂 , . 陕西长庆,15 04 中石油重庆天然气净化总厂 , 7 80 ;. 重庆,0 2 9 4 1 5)
摘 要
以较 贫天 然气 轻 烃 回收 为研究 对 象 , PR方 程 的基 础 上 建立 相 应 的数 学 模 型 。利 用 Hyy 在 - ss 对 轻 烃 回收进 行模 拟 , 用部 分 回流并 换热 以吸收 天然 气 中 的重 烃 组分 的方 法 , 讨 了影 响冷 油 轻 采 探 烃 回收 的主要 因数 如冷 油 回流量 、 冷油 回流温 度 以及精 馏塔 塔板 数 等 , 对这 些参 数 进行 了适 当的 并 优 化得 出 比较 恰 当 的数据 。
轻烃回收工艺流程

轻烃回收工艺流程
《轻烃回收工艺流程》
轻烃是指碳原子数较少的烃类物质,包括甲烷、乙烷、丙烷等。
在石化工业中,轻烃是一种重要的石油烃原料,广泛应用于化工生产和能源领域。
在炼油厂和化工厂中,轻烃回收工艺是一项关键的环节,可以有效减少能源消耗和资源浪费,提高产品质量和生产效率。
轻烃回收工艺流程通常包括以下几个步骤:
1. 蒸馏分离:将原油经过初步加热后,通过蒸馏塔进行分馏
分离,将不同碳原子数的轻烃分离出来。
这是最基本的轻烃回收步骤,也是生产过程中最早的一道工艺流程。
2. 冷凝回收:将分离出的轻烃气体通过冷凝器进行冷凝,使
得气态轻烃转变为液态,然后通过收集器收集起来。
这一步是为了将轻烃气体回收,并降低气态轻烃的能源损失。
3. 脱硫脱碳:在冷凝回收后的轻烃液体中,通常会含有少量
的杂质,比如硫化氢和二氧化碳。
这时需要进行脱硫和脱碳处理,以提高轻烃的纯度和质量,满足工业生产的需求。
4. 催化裂化:对一些重质的烃类原料进行裂化处理,利用催
化剂使其分解成轻烃产品,进一步提高轻烃回收率和产品质量。
5. 尾气处理:在整个轻烃回收工艺流程中产生的尾气,需要
进行处理,以降低对环境的影响,同时也可回收其中有价值的烃类物质。
综上所述,轻烃回收工艺流程是一个复杂的工程系统,需要对石油烃类原料进行精细加工和处理,以提高产品质量和资源利用率。
各个工艺步骤相互关联,需要在整个生产流程中协调运行,才能实现高效的轻烃回收和利用,这样才能更好地满足工业生产的需求,实现资源和能源的可持续利用。
轻烃回收

剖面图
膨胀制冷与节流制冷的比较
节流过程用节流阀,结构比较简单,便于调节; 等熵膨胀过程用膨胀机,结构复杂;
在膨胀机中实际上不可能实现等熵膨胀过程,因 而所得的温度效应和制冷量比理论值小;
节流阀可以在气液两相区内工作,即节流阀出口 可以带很大带液量,而膨胀机带液量有限。
膨胀机的计算框图
相平衡方程:
净化
脱除气态水分和C02等,防止在冷凝操作时,由于 温度过低而在管道或设备中出现冰堵。 脱水设施应设置在气体可能产生水合物的部位之 前。当需要脱除原料气中的酸性组分时,一般是 先脱酸性组分再脱水。
多级冷凝与分离
净化后的原料气,在某一压力下经过一系列 的冷却与冷冻设备不断降温,其中的重组分 冷凝出来。通常每降低0.1Ma,可使气温下降0.5℃~1℃。
透平膨胀机
利用气体作外功进行绝热膨胀 来获得低温的核心设备。
优点:体积小、重量轻、结构
较简单、气体处理量大、冷损 少、不污染气体、不需润滑、 运行效率高、调节性能好、操 作维护方便、安全可靠和使用 寿命长。
透平膨胀机工作原理
高压天然气流过透平式膨胀机的喷嘴和工作轮 时,气体膨胀产生的高速气流,冲击透平膨胀 机的工作叶轮,叶轮产生高速旋转。高速旋转 的叶轮可产生一定的动力,能对外做功。与此 同时,膨胀后的气体温度和压力下降。
节流阀是压力气体通过节流膨胀, 从而降压、降温。降压后,使其变成 了温度更低的冷流。
节流效应
气体节流时温度的变化与压力的降低 成比例。气体节流后压力总是降低,比容 增大,内位能增大。而内动能大小与气体 温度有关,因而对实际气体,随着节流后 气体内动能的减少、增大或不变,就会出 现气体节流后温度降低、升高或不变。
概述 轻烃回收基本方法及原理 浅冷与深冷工艺
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轻烃回收工艺主要有三类:油吸收法;吸附法;冷凝分离法。
当前主要采用冷凝分离法实现轻烃回收。
1、吸附法
利用固体吸附剂(如活性氧化铝和活性炭)对各种烃类吸附
容量不同,而,将吸附床上的烃类脱附,经冷凝分离出所需的
产品。
吸使天然气各组分得以分离的方法。
该法一般用于
重烃含量不高的天然气和伴生气的加工办法,然后停止吸
附,而通过少量的热气流附法具有工艺流程简单、投资少的
优点,但它不能连续操作,而运行成本高,产品范围局限性大,
因此应用不广泛。
2、油吸收法
油吸收法是基于天然气中各组分在吸收油中的溶解度差异,而使不同的烃类得以分离。
根据操作温度的不同,
油吸收法可分为常温吸收和低温吸收。
常温吸收多用于中
小型装置,而低温吸收是在较高压力下,用通过外部冷冻装
置冷却的吸收油与原料气直接接触,将天然气中的轻烃洗
涤下来,然后在较低压力下将轻烃解吸出来,解吸后的贫油
可循环使用,该法常用于大型天然气加工厂。
采用低温油吸
收法C3收率可达到(85~90%),C2收率可达到(20~6
0%)。
油吸收法广泛应用于上世纪60年代中期,但由于其工
艺流程复杂,投资和操作成本都较高,上世纪70年代后,
己逐步被更合理的冷凝分离法所取代。
上世纪80年代以后,
我国新建的轻烃回收装置己较少采用油吸收法。
3、冷凝分离法
(1)外加冷源法
天然气冷凝分离所需要的冷量由独立设置的冷冻系统提供。
系统所提供冷量的大小与被分离的原料气无直接关系,故
又可称为直接冷凝法。
根据被分离气体的压力、组分及分
离的要求,选择不同的冷冻介质。
制冷循环可以是单级也
可以是多级串联。
常用的制冷介质有氨、氟里昂、丙烷或
乙烷等。
在我国,丙烷制冷工艺应用于轻烃回收装置还不
到10年时间,但山于其制冷系数较大,制冷温度为
(-35~-30℃),丙烷制冷剂可由轻烃回收装置自行生产,无
刺激性气味,因此近儿年来,该项技术迅速推广,我国新建的
外冷工艺天然气轻烃回收装置基本都采用丙烷制冷工艺,
一些原设计为氨制冷工艺的老装置也在改造成丙烷制冷工
艺。
(2)自制冷法
①节流制冷法
节流制冷法主要是根据焦耳-汤姆逊效应,较高压力的原料
气通过节流阀降压膨胀,使原料气冷却并部分液化,以达到
分离原料气的目的。
该方法具有流程简单、设备少、投资
少的特点,但此过程效率低,只能使少量的重烃液化,故只
有在气体有压力能可利用,处理量小,气体重烃含量少和收率要求不高时才选用此方法。
②透平膨胀机制冷法
采用透平膨胀机制冷法的前提条件是有自由压力能供利用的场合。
当具有一定压力的天然气通过透平膨胀机时,其膨胀过程近似于等嫡膨胀过程,获得膨胀功的同时,气流的温度将急剧下降。
因此,气流中的烃组分将被冷凝下来。
膨胀机制冷法的特点是流程简单,设备数量少,维护费用低,公用工程消耗低,占地面积小,因此近年来采用的较多。
但是当处理量过小时不宜采用,因为此时膨胀机效率较低,可考虑采用热分离机。
③热分离机制冷法
热分离机装置的流程与透平膨胀机装置类似,主要差别是主冷设备不同,它是利用高能动力气体由转动(或静止)的喷嘴分配进入末端封闭的容器,形成压缩、膨胀,由动能转变为热能的多变过程。
压缩时放出的热量由周围环境吸收掉,而膨胀时则相似于等嫡过程使气体降温而达到制冷的目的。
热分离机具有结构简单,维修方便,省人省电,允许带液工作的特点,适用于小气量、带液量大和气源压力较高的场所。
但是国内开发应用的热分离机制冷技术,由于热分离效率低、适应性差、技术性能差、质量不过关等原因,在我国仍
处于工业试验阶段。
(3)混合制冷法
为了最大限度地从天然气中回收轻烃,要求的温度更低,单一的制冷法一般难以达到,即便有时膨胀机制冷能达
到温度,但由于出口带液问题,对富气仍是不适用的,这时往
往采用混合制冷法,即冷冻循环的多级化和混合冷剂制冷
以及膨胀机加外冷的方式来实现。
目前,轻烃回收工艺上
应用最多的是外加冷剂循环制冷作为辅助冷源,膨胀制冷
作为主冷源,并采取逐级冷冻和逐级分离出凝液的工艺措
施来降低冷量消耗和提高冷冻深度,以达到较高的冷凝率,回收原料气中绝大部分丙烷组份,达到回收目的。
这种方法具有许多优点:1)有两个冷源,因此运转适应性较
大,即使外加制冷系统发生故障,装置也能在保持较低收率
情况下继续运行。
2)混合制冷法中的外加制冷系统比外加
冷源法要简单、容量小;外加冷源解决高沸点较重烃类冷凝
问题,膨胀制取的冷量用在较低温度位。
3)此种流程组合即
可提高乙烷、丙烷收率,又可大大减少装置的能耗。
轻烃回收新工艺
1.3.2.1气体过冷工艺(GSP)和液体过冷工艺(LSP)
此工艺是对工业标准单级膨胀制冷工艺(ISS)和多级膨胀制冷工艺(MTP)的改进。
采用GSP工艺可在保持较高
C2烃类收率的情况下,使原料气中C2的容许含量高于膨
胀制冷工艺的容许含量,而且功耗较低。
1.3.
2.2直接换热工艺(DHX)
DHX工艺是埃索资源公司首先提出并在Judy Creek工厂
实践,叮收率由原来的72%增加到95%。
实践证明,在不回
收乙烷的情况下,利用DHX工艺可很容易地对现有的膨胀
制冷流程加以改造,多数情况下所用投资较少。
1.3.
2.3混合冷剂制冷工艺
与传统的单组分冷剂或阶式制冷法相比,混合冷剂制冷
(MRC)法采用的冷剂可根据冷冻温度的高低配制冷剂的组
分与组成一般是以乙烷、丙烷为主。
当压力一定时,混合
冷剂在一个温度范围内随着温度逐渐升高而逐步汽化,因
而在换热器中与待冷冻的天然气的传热温差很小,故其用
效率很高。
当原料气与外输干气压差甚小,或在原料气较
富的情况下,采用混合冷剂制冷法的工艺更为有利。
1.3.3国内外轻烃回收技术的发展趋势
国内外轻烃回收技术将以低温分离法为主,向投资少、
深分离、高效率、低能耗、橇装化、自动化的方向发展。
目前通用的工艺流程
1、加拿大改良油吸收法轻烃回收新工艺
2、冷剂制冷与膨胀机制冷相结合的混合制冷
3、DHX换热工艺。