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%。     

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。     

高压天然气丙烷回收工艺

目前国内大多数高压凝析气田存在对丙烷回收不够重视,或采用的丙烷回收工艺能耗较高且回收率低,如何合理高效的回收高压凝析气中的丙烷成为当前高压凝析气田开发所面临的问题。通过对国内外凝液回收工艺分析研究发现,低压凝析气田气回收丙烷时采用双塔丙烷回收工艺较为合适,但双塔工艺回收高压凝析气的丙烷时有其自身的不足。传统的双塔回收工艺中膨胀机出口压力与吸收塔塔压相近,吸收塔塔压受脱乙烷塔压力限制不宜太高,导致高压原料气进膨胀机后出口压力低、冷量过剩,外输气压力高的条件下外输压缩功较大,系统综合能耗高。为减少外输压缩功、保证丙烷回收率以及提高流程的适应性,在结合综合换热理论及吸收原理的基础上开发出高压天然气丙烷回收工艺HPARL(High Pressure Absorber Recycle Liquid)。HPARL工艺具有丙烷回收率高、系统能耗低、工艺的节能优势显著等特点。通过用HYSYS软件对高压丙烷回收工艺HPARL模拟,原料气压力大于7MPa时,该流程具能耗低,丙烷回收率高(可达99%),且压力越高适应性越好,与传统双塔丙烷回收工艺相比,在给定的气质条件下系统单位能耗可降低16.7%。     

中高压富气乙烷回收工艺改进及优化

针对RSV(recycle split-vapor process)工艺在进行中高压富气乙烷回收时,存在能耗高、流程热集成度低等问题,基于精馏原理,采用改变气源与多级分离的方法提出RSVF(recycle split vapor with liquid flashing process)工艺。再以乙烷回收率和总压缩功耗为响应值,通过灵敏度分析法选出脱甲烷塔压力、低温分离器温度、外输干气回流比、闪蒸温度作为设计变量,采用基于三水平Box-Behnken的响应面法优化工艺参数,对两个模型进行ANOVA法验证。优化后得到的最佳工艺参数为:脱甲烷塔压力2 820 kPa、低温分离器温度-48 ℃、外输干气回流比14.2%、闪蒸温度-40.6 ℃。在天然气处理量为500×10⁴ m³/d的情况下,工艺经济效益增加了1 551万元/年。      

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%。     

浅冷油吸收工艺回收炼油厂饱和干气的模拟

针对某炼油厂241.5 kt/a饱和干气,采用浅冷油吸收工艺回收其中的碳二及碳二以上馏分,用VMGSim流程模拟软件对浅冷油吸收工艺进行模拟,并对凝液直接送至碳四吸收塔(方案一)和凝液送至凝液汽提塔(方案二)两种方案进行比较。模拟结果表明,两种方案的产品产量及组成存在差别,方案一比方案二多产富乙烷气1.33 t/h,但轻烃产量减少1.38 t/h,方案一富乙烷气中乙烷的含量及轻烃中丙烷的含量均低于方案二;两种方案回收的富乙烷气和轻烃作为乙烯装置裂解原料产出的乙烯、丙烯等产品的产量基本相同;方案二中碳四吸收塔和碳四解吸塔的塔釜温度比方案一低3~4℃,但综合能耗(每吨原料的能耗合标准油)比方案一高2.4 kg。     

膜分离法与深冷法联合用于催化裂化干气的氢烃分离

本文提出了一个新的催化裂化干气氢烃分离工艺流程─膜分离与深冷分离联合的工艺流程。该工艺利用膜分离法回收干气中绝大部分的氢气，使干气中其余组分得以富集，可提高脱甲烷塔塔顶气的露点，降低脱甲烷塔的能耗和乙烯损失；所得富氢可直接作为加氢原料气。本文给出了膜分离单元工艺流程，并举例测算了膜分离单元的工艺数据。     

膜分离法与深冷却联合用于催化裂化干气的氢烃分离

本文提出了一个新的催化裂化干气氢烃分离工艺流程－膜分离与深冷分离联合的工艺流程。该工艺利用膜分离法回收干气中绝大部分的氢气，使干气中其余组分得以富集，可提高脱甲烷塔塔顶气的露点，降低脱甲烷塔的能耗和乙烯损失；所得富氢可直接作为加氢原料气。本文给出了膜分离单元工艺流程，并举例测算了膜分离单元的工艺数据。     

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。      

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。      

中贵线乙烷回收工程模拟计算研究

在国内大型凝析气田中,发现原料气中含有丰富的乙烷,为加强乙烷资源的有效利用,实现天然气产业效益最大化,开展了中贵线乙烷回收工程可行性研究。该项目采用ASPEN HYSYS模拟软件,对膨胀机制冷+尾气再循环脱甲烷塔双回流工艺进行研究,并对该工艺的流程特性进行分析考察了膨胀后压力、低温分离器温度、膨胀气流比例、原料气组成中CO_2与C_2H_6含量及原料气压力等因素的变化,以及对装置性能包括收率、动力消耗、天然气消耗以及年收益的影响。     

油田伴生气凝液回收工艺改进研究

油田伴生气气质富、压力低,普遍采用直接换热工艺回收丙烷及丙烷以上重烃,存在系统冷量利用不合理、气质适应性差、系统能耗高等问题。以某油田油气处理厂装置为例,以提高装置整体经济效益为目标,提出了工艺改进方案。改进工艺采用两级分离方式,脱乙烷塔塔顶增设回流罐,降低重接触塔塔顶进料中丙烷含量,增强重接触塔的吸收作用,提高丙烷收率;应用夹点理论设计冷箱的换热网络,提高系统的冷热集成度和冷量利用率,冷箱改进后,脱乙烷塔塔底重沸器负荷降低189kW,降幅12.9%,丙烷制冷压缩机负荷减小142.8kW,冷量利用更加合理。工艺改进后装置丙烷收率和液化石油气产量得到了大幅提高,装置总体能耗变化不大,改进工艺每年可提高装置经济收益1 797万元,经济效益可观,建议在类似工况条件下推广应用。     

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。     

高含硫天然气脱硫操作条件对能耗影响的模拟研究

 采用流程模拟技术分析了高含硫天然气脱硫工艺操作条件,如原料气处理量、吸收塔温度、吸收塔压力、吸收塔板数、再生塔温度对脱硫能耗的影响,并通过灵敏度分析比较了各操作条件对脱硫能耗的影响力大小。结果表明,高含硫天然气中酸性组分浓度高,为满足净化要求需增大溶液循环量,因此带动公用工程消耗增加,脱硫能耗比常规含硫天然气脱硫情况显著增加。在操作中,提高吸收塔温度、再生塔温度和原料气处理量均会引起脱硫能耗升高,而降低吸收塔压力、减少吸收塔板数可降低脱硫能耗。由于醇胺溶液再生耗能占脱硫总能耗绝大部分,故制定节能措施应重点考虑再生塔温度控制,蒸汽、凝结水以及净化系统余压、余热资源的合理利用。     

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。      

SCORE丙烷回收流程模拟与分析

单塔塔顶循环(SCORE)工艺是国外广泛采用的一种低温分离流程,主要用于回收天然气中丙烷及比丙烷更重组分,是在塔顶循环(OHR)丙烷回收流程基础上的一种改进丙烷回收工艺,该工艺流程具有流程简单、丙烷回收率高、系统热集成度高、对气质适应性强等特点。分析了SCORE工艺流程结构、工艺原理及流程特征,流程中脱乙烷塔采用复合塔,由吸收段与分馏段组合而成,侧线气相抽出物流经冷凝分别为吸收段提供回流和侧线气相抽出补充物料,低温侧线液相抽出物流预冷原料气可降低重沸器负荷,提高系统热集成度和丙烷回收率。重点通过实例分析塔顶回流、气相及液相抽出物流等操作条件对SCORE流程的丙烷回收率及系统能耗的影响。并选取3组不同气质对SCORE流程进行适应性分析,结果表明,SCORE流程是一种回收率高、适应性较宽的高效丙烷回收流程,值得在我国丙烷回收工程领域推广应用。     

催化干气中乙烯的回收利用

介绍了几种干气回收乙烯技术：干气生产乙苯技术，工艺比较简单，可以直接生产乙苯．但因催化干气中乙烯浓度较低，相对高纯度乙烯来说，其设备投资相对较大；深冷分离技术能耗高，装置投资大；变压吸附的主要缺点是难以通过一次分离得到聚合级乙烯，一般条件下得到的乙烯纯度为80％（体积分数），如采用配套组合工艺生产高纯度乙烯，投资相应增大；中冷油吸收技术，只能生产84％（体积分数）粗乙烯；先进的回收系统技术．能耗低．比常规的深冷分离技术节能15％-25％，烃类回收率达到96％，对原料适应性强、产品纯度高，但该工艺为国外技术．涉及的专利费用较高。