100萬方天輕烴回收裝置工藝的設(shè)計輕烴回收畢業(yè)論文

1、 100萬方天輕烴回收裝置工藝的設(shè)計輕烴回收20世紀(jì)80年代以來，國外對NGL回收裝置的工藝方法進(jìn)行了一系列改進(jìn)，目的是節(jié)能降耗，增加液態(tài)烴收率，減少投資。出現(xiàn)了許多新工藝。從天然氣中回收的輕烴是優(yōu)質(zhì)燃料和珍貴的化工原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。冷凝過程是利用原料氣中各組分的冷凝溫度不同，在逐步冷卻過程中依次分離出沸點較高的組分。該工藝需要提供較低的冷卻能力來冷卻原料氣。它具有工藝流程簡單、運行成本低、回收率高的特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于輕烴回收技術(shù)中。從天然氣中回收的輕烴是一種優(yōu)質(zhì)燃料，也是一種有價值的化工原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。本文從防堵和冷凍工藝的重要性出發(fā)，闡述了防堵和冷凍工藝的必要性和原料氣

2、的組成，以設(shè)計合理的防堵和冷凍工藝。在工藝設(shè)計中，根據(jù)不同的進(jìn)料條件，積極采用和開發(fā)新工藝、新技術(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗、增加輕烴收率、減少投資的目的，以各廠防堵、防凍工藝設(shè)計為自己的研究對象，進(jìn)行100萬m3/天輕烴回收裝置的工藝設(shè)計。關(guān)鍵詞:輕烴回收冷交換回收率節(jié)能措施目錄TOC o 1-3 u1導(dǎo)言 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12598 11.1技術(shù)背景和市場前景 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9630 1輕烴回收技術(shù)的發(fā)展； HYPERLINK l _RefHeading_Toc19944 1第二膨脹機(jī)制冷工藝技術(shù)的發(fā)展 HYPERLINK

3、l _RefHeading_Toc184 11.氣體過冷過程和液體過冷過程 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28852 12.直接熱交換(DHX)法 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9517 1(一)制冷劑制冷工藝技術(shù)的發(fā)展 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24938 2(二)吸油方法的發(fā)展 HYPERLINK l _RefHeading_Toc10984 31.2輕烴回收技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29247 31.2.1國外現(xiàn)狀 HYPERLINK l _RefHeading_T

4、oc5493 31.2.2工藝軟件應(yīng)用 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21008 41.2.3部分設(shè)備工藝簡介 HYPERLINK l _RefHeading_Toc13241 41.2.4原料氣脫水工藝 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27074 5冷交換技術(shù) HYPERLINK l _RefHeading_Toc4685 51.2.6滑移技術(shù) HYPERLINK l _RefHeading_Toc26024 51.3任務(wù)的提出 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15825 61.3.1需要研究的問題 HYPERLINK l

5、_RefHeading_Toc21272 61.3.2設(shè)計的目的和意義 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15537 62相關(guān)知識介紹 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15245 72.1.發(fā)展輕烴回收技術(shù)的措施 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9263 72.2.輕烴回收常規(guī)制冷工藝流程: HYPERLINK l _RefHeading_Toc12819 72.3.改進(jìn)輕烴回收LSP技術(shù)的工藝流程； HYPERLINK l _RefHeading_Toc2743 82.4、低溫分離工藝 HYPERLINK l _RefHeadi

6、ng_Toc11467 102.5.流程的七個環(huán)節(jié) HYPERLINK l _RefHeading_Toc27071 103.總設(shè)計 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5060 113.1煉油廠相關(guān)裝置常規(guī)輕烴回收工藝 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21445 113.2討論有無壓縮機(jī)的兩種工藝 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30596 123.3吸收塔吸收油的選擇 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18220 123.4干氣提取位置的討論 HYPERLINK l _RefHeading_Toc13558

7、123.5脫硫部分的討論 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27906 133.6熱源選擇和換熱流程優(yōu)化 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14739 134.詳細(xì)設(shè)計 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19190 144.1設(shè)備的實際操作 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29180 144.2提高輕烴回收裝置的液態(tài)烴收率。 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27146 164.2.1現(xiàn)有輕烴回收裝置 HYPERLINK l _RefHeading_Toc32366 164.2.2提高液態(tài)烴回

8、收率的措施 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16324 174.3基準(zhǔn)能耗計算及常壓裝置節(jié)能分析 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25517 19大氣壓力裝置 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21990 194.3.2常壓裝置基準(zhǔn)能耗的計算 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25681 194.4工廠節(jié)能潛力分析及節(jié)能措施 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19707 204.4.1加熱爐排煙溫度高。 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19884 204.4.2最終換熱

9、溫度低。 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30779 204.4.3電脫鹽用未使用的120高溫?zé)崴?HYPERLINK l _RefHeading_Toc7321 204.4.4未使用的低溫?zé)崃?HYPERLINK l _RefHeading_Toc1423 205.結(jié)論 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16877 21派遣 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31425 22參考 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19310 231導(dǎo)言1.1技術(shù)背景和市場前景1.輕烴回收技術(shù)發(fā)展概述；20世紀(jì)80年代以來，國外

10、以節(jié)能降耗、增加液態(tài)烴收率和減少投資為目的，對NGL回收裝置的工藝方法進(jìn)行了一系列不良改進(jìn)，出現(xiàn)了許多新工藝技術(shù)?？偟膩碚f有以下幾個方面。(一)膨脹機(jī)制冷工藝技術(shù)的發(fā)展1.氣體過冷過程和液體過冷過程1987年由Ovaoff工程公司提出的GSP和LSP是對單級膨脹機(jī)制冷過程(ISS)和多級膨脹機(jī)制冷過程(MTP)的改進(jìn)。典型的GSP和LSP流程見圖1.1。GSP用于較差的氣體(c；液態(tài)烴含量小于400毫升/立方米)，LSP是一種針對更富氣體(液態(tài)C2+碳?xì)浠衔锖看笥?00毫升/立方米)的改進(jìn)NGL開采方法。表5-10列出了283104 m3/d NGL回收裝置采用ISS、MTP和GSP時的主

11、要指標(biāo)對比表1.1基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、MTP和普惠制主要指標(biāo)比較技術(shù)出版（issue的簡寫）甲醇制烯烴一般特惠制C2回收率/%EJC天然氣(煤層氣)及管網(wǎng)凍結(jié)EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)壓縮電力/kWEJC天然氣(煤層氣)和管道網(wǎng)絡(luò)壓縮電力/kWEJC天然氣(煤層氣)和管道網(wǎng)絡(luò)總壓縮功率/千瓦80.0EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)凍結(jié)EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)6478EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)225EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)670385.4EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)凍結(jié)EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)4639EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)991EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)563085.8EJC天然氣

12、(煤層氣)和管網(wǎng)不要凍結(jié)EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)3961EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)1244EJC天然氣(煤層氣)和管網(wǎng)5205EJC天然氣(煤層氣)及管網(wǎng)美國GPM天然氣公司戈德史密斯天然氣處理廠NGL回收裝置采用GSP法。該裝置建于1976年，處理能力為220 104m3/d，原單級膨脹機(jī)制冷方式于1982年改為兩級膨脹機(jī)制冷方式，處理能力為242104m3/d，最高可達(dá)310104m3/d，但乙烷收率僅為70%。之后采用單級膨脹機(jī)制冷的GSP方法，乙烷收率明顯提高。1995年進(jìn)一步改為兩級膨脹機(jī)制冷的GSP法，設(shè)計處理能力為380104m3/d，乙烷收率(設(shè)計值)高達(dá)95%。2.直接

13、熱交換(DHX)法DHX法由加拿大埃索資源公司于1984年首次提出，并已在JudyCreek工廠的NGL回收裝置中付諸實踐，其工藝流程如圖5-18所示。圖中的DHX塔(重接觸塔)相當(dāng)于一個吸收塔。該方法的實質(zhì)是脫乙烷塔回流罐中的冷凝液經(jīng)過增壓、冷交換、節(jié)流、冷卻后進(jìn)入DHX塔頂，從低溫分離器出來的塔內(nèi)氣體中吸收C3+烴類，從而提高C3+的收率。將傳統(tǒng)的膨脹制冷工藝(ISS)裝置改造為DHX工藝后，實踐證明，在不回收乙烷的情況下，相同條件下，C3+收率可由72%提高到95%，但改造投資較少。中國吐哈油田有一套由林德公司設(shè)計并引進(jìn)的NGL回收裝置，采用丙烷制冷和膨脹機(jī)聯(lián)合制冷方式，引進(jìn)DHX工藝。

14、本裝置以秋凌油田伴生氣為原料氣，處理能力為120104m3/d，由原料氣預(yù)分離、壓縮、脫水、冷凍、凝析油分離和分餾系統(tǒng)組成。工藝流程見圖5-19。由于本裝置采用DHX工藝，脫乙烷塔塔頂回流罐冷凝液冷卻至-51后進(jìn)入DHX塔頂，從低溫分離器出來的氣體中吸收C3+烴類，使C3+收率達(dá)到85%以上。根據(jù)石油大學(xué)(華東)流程模擬軟件計算，與單級膨脹機(jī)制冷方式相比，DHX流程C3收率的提高主要取決于氣體中C1/C2體積分?jǐn)?shù)的比值，而氣體中C3烴的含量對其影響不大。氣體中C1/C2的比值越高，DHX過程中C3產(chǎn)率的增加越小。當(dāng)C1/C2比值大于12.8時，C3產(chǎn)量增加很小。吐哈油田丘陵伴生氣中C1含量為6

15、7.61%，C2含量為13.51%，C1與C2之比為5，適合采用DHX工藝。在介紹該工藝的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行了簡化和改進(jìn)，一般采用膨脹機(jī)制冷+DHX塔+脫乙烷塔的工藝流程。DHX塔的進(jìn)料可分為單進(jìn)料(只有從低溫分離器分離出的氣體經(jīng)膨脹機(jī)冷卻后進(jìn)入塔底)和雙進(jìn)料(從低溫分離器分離出的氣體和液體最終都進(jìn)入DHX塔)。目前國內(nèi)有幾套此類裝置在運行，其中以DHX塔單進(jìn)料工藝居多。福山油田第二套NGL采油裝置采用類似于圖5-19的工藝。原料氣為高壓凝析氣，C1/C2比約為3.5，處理量為50104m3/d，C3產(chǎn)量設(shè)計值大于90%。該裝置于2005年建成投產(chǎn)，實際最高C3收率可達(dá)92%。(2)制冷劑制冷工

16、藝技術(shù)的發(fā)展混合制冷劑制冷(MRC)法中使用的制冷劑可以根據(jù)冷凍溫度與制冷劑的成分相匹配。通常，乙烷和丙烷是主要的制冷劑。當(dāng)壓力不變時，混合制冷劑在一個溫度范圍內(nèi)隨著溫度的逐漸升高而逐漸氣化，所以它與制冷劑在熱交換器中被凍結(jié)。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20 t _blank 天然氣溫差很小，所以它的效率很高。當(dāng)原料氣與外輸干氣的壓差很小時，或原料氣比較豐富時，采用混合制冷劑制冷工藝更有利。這部法律有以下特點:在膨脹機(jī)制冷方法中，高壓 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20chinaga

17、 t _blank 天然氣膨脹機(jī)制冷后，壓力下降。如果商品氣要求更高的壓力，膨脹后的低壓干氣需要再壓縮，因此其能耗相當(dāng)大。PetroFlux法壓降小，原料氣經(jīng)處理可獲得高壓商品氣，中低壓均可使用。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20 t _blank 天然氣作為原料氣，可以獲得高的凝析油產(chǎn)量。透平膨脹機(jī)制冷中回流換熱器的操作壓力高于穩(wěn)定塔，從而提高制冷溫度，降低能耗。Petroflux法換熱器的傳熱溫差一般比透平膨脹機(jī)制冷法小得多，從而明顯提高了換熱系統(tǒng)的效率。(三)吸油方法的發(fā)展Mehra工藝是近年來發(fā)展起來的一種改

18、進(jìn)的吸油工藝。其實質(zhì)是用其他物理溶劑(如N-甲基吡咯烷酮)代替吸收油，吸收原料氣中的C2+或C3+烴類，然后閃蒸或汽提得到所需的乙烷、丙烷等。通過使用特定的溶劑和不同的操作參數(shù)，Marafa可以回收C2+、C3+、C4+或C5+。例如，根據(jù)市場需求，乙烷和丙烷的產(chǎn)率可分別為2% 90%和2% 100%。這種靈活性是透平膨脹機(jī)無法比擬的，透平膨脹機(jī)只能獲得寬餾分凝析油。馬拉法可分為萃取-閃蒸法和萃取-反萃法兩種工藝。該方法的特點是選擇性能良好的物理溶劑，通過調(diào)節(jié)萃取汽提塔底部富溶劑的泡點，靈活選擇NGL產(chǎn)品中較輕組分的含量。馬拉法也可與制冷劑(丙烷)制冷法結(jié)合，以該法生產(chǎn)的C5+(相對分子量控制

19、在70 90)為溶劑。1.2輕烴回收技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向從天然氣中回收。輕烴是一種優(yōu)質(zhì)燃料，也是一種寶貴的化工原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。冷凝過程是利用原料氣中各組分的冷凝溫度不同，在逐步冷卻過程中依次分離出沸點較高的組分。該工藝需要提供較低的冷卻能力來冷卻原料氣。它具有工藝流程簡單、運行成本低、回收率高的特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于輕烴回收技術(shù)中。1.2.1國外現(xiàn)狀1過程方法目前國內(nèi)工廠采用的主要工藝方法是制冷劑循環(huán)制冷、膨脹和混合制冷。(1)制冷包括氨、氟利昂和丙烷循環(huán)制冷。逐步淘汰氨和氟利昂丙烷制冷劑壓縮循環(huán)制冷是一種新開發(fā)和應(yīng)用的制冷工藝，制冷溫度為35130，制冷系數(shù)大。輕烴回收裝置可生產(chǎn)出無刺

20、激性氣味的丙烷制冷劑，該工藝將在中國得到廣泛應(yīng)用。(2)采用膨脹制冷方式的工藝裝置:國有膨脹機(jī)制冷和熱分離器制冷。大多數(shù)機(jī)組采用中低壓、小膨脹比的單級膨脹機(jī)制冷技術(shù)。膨脹比小(2-4)，制冷溫度一般為1-50。c、機(jī)組運行平穩(wěn)，工藝技術(shù)成熟，膨脹機(jī)制冷工藝已廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)裝置主要回收液化石油氣，C3平均回收率不到60%，深冷裝置少，單一膨脹制冷工藝。國內(nèi)大部分裝置采用ISS(標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)單級)膨脹制冷工藝。我國開發(fā)應(yīng)用的熱分離機(jī)制冷技術(shù)，由于熱分離效率低、適應(yīng)性差、技術(shù)性能差、質(zhì)量差，在國內(nèi)尚處于工業(yè)試驗階段。(3)丙烷制冷工藝在國外淺層制冷機(jī)組中應(yīng)用廣泛，在美國和加拿大多用于處理C；含量較高

21、的伴生氣量為2 20萬/21/d，國外低溫裝置采用的制冷工藝有復(fù)疊制冷、膨脹制冷和膨脹制冷與制冷劑制冷相結(jié)合的混合制冷。自20世紀(jì)70年代以來，國外對輕烴回收裝置進(jìn)行了一系列改進(jìn)，以節(jié)能降耗和增加液態(tài)烴收率，并出現(xiàn)了許多新工藝，如氣體過冷工藝(GSP)、液體過冷工藝(LSP)、直接換熱工藝(DHX)和混合制冷劑制冷工藝。國外輕烴回收裝置大多是以回收C2為目的的深冷裝置，C2收率可達(dá)85%以上，撬裝，自動化程度高。1.2.2工藝軟件應(yīng)用我國從20世紀(jì)70年代開始引進(jìn)先進(jìn)的石油化工流程模擬軟件，包括ASPEN PLUS大型石油化工流程模擬軟件、Process chemical軟件和HYSIM流程模

22、擬軟件。通過消化吸收，基本掌握了工藝計算軟件的應(yīng)用技巧。但軟件的很多功能沒有開發(fā)出來，計算方法有些盲目，缺少填料塔水力計算和多通道冷箱設(shè)計計算的軟件。1.2.3部分設(shè)備工藝簡介在整個輕烴回收階段，根據(jù)項目當(dāng)?shù)厮Y源情況，冷源系統(tǒng)可采用風(fēng)冷或水冷，壓縮機(jī)可根據(jù)動力情況選用國產(chǎn)或進(jìn)口名牌壓縮機(jī)；冷源系統(tǒng)換熱器采用我公司專利設(shè)備(專利號:ZL01263983.4；ZL01263985.0ZL9.6ZL1.3ZL5.1)設(shè)備特點:專利單位在結(jié)構(gòu)形式上被國家知識產(chǎn)權(quán)局指定為非壓力容器，更能滿足安全生產(chǎn)的需要，不受國家總局的管理和年檢。在天然氣流量不穩(wěn)定的情況下，機(jī)組可自行調(diào)節(jié)負(fù)荷變化，輸入功率隨之變化，

23、從而達(dá)到節(jié)能運行的目的。在已實施的項目中，在保證輕烴收率的同時，最大節(jié)能可達(dá)50%以上。回收過程中換熱部分的換熱過程很長，有足夠的湍流措施，充分接觸換熱，提高回收率。獨特的除濕工藝，充分利用冷卻除濕等過程中產(chǎn)生的冷凝熱再生分子篩進(jìn)行吸附除濕，減少鍋爐等加熱設(shè)備的投資?；厥者^程中，所有深冷設(shè)備均采用環(huán)保制冷劑，負(fù)荷可根據(jù)冷媒溫度自動調(diào)節(jié)?？蛇x擇PLC自動控制或單片機(jī)智能控制器進(jìn)行控制。1.2.4原料氣脫水工藝目前國內(nèi)輕烴回收裝置大多采用分子篩脫水法，中深冷裝置全部采用分子篩脫水法。國外常用的脫水方法主要有三甘醇脫水、分子篩脫水和注入甲醇或乙二醇防止凍結(jié)。分子篩脫水或分子篩脫水與其他脫水方法的組合

24、經(jīng)常用于深冷裝置中。冷交換技術(shù)板翅式換熱器作為主要的冷卻設(shè)備，在國內(nèi)工廠得到了廣泛的應(yīng)用。板翅式換熱器具有占地面積小、保溫材料少、安裝成本低等優(yōu)點，且換熱溫差小、傳熱效率高，能最大限度地回收和利用能量，從而降低能耗、簡化流程。鋁合金翅片換熱器處于發(fā)展階段，規(guī)格較少，價格較高，流道較少。而國外生產(chǎn)的板翅式換熱器傳熱差小(3 5)，流道多(6股以上)。1.2.6滑移技術(shù)國內(nèi)撬裝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用受限于國內(nèi)設(shè)備和運輸條件，撬裝數(shù)量多，每塊撬裝重量小于國外。受中國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的限制，其占地面積大于國外。目前國內(nèi)撬裝裝置規(guī)模在10萬m3/d左右，國外撬裝裝置規(guī)模可達(dá)80萬m3/d以上。1.3任務(wù)的提出1

25、.3.1需要研究的問題1.研究問題:本課題主要是研究輕烴回收裝置工藝設(shè)計中的防凍堵技術(shù)。所以設(shè)計要合理化，設(shè)計方案要考慮經(jīng)濟(jì)問題和安全問題。1.3.2設(shè)計的目的和意義1.擬采用的研究方法:1.通過防凍技術(shù)的重要性，說明防凍技術(shù)的必要性。2.通過原料氣的組成設(shè)計合理的防堵防凍工藝。3.在工藝設(shè)計中，根據(jù)不同的原料條件，積極采用和開發(fā)新工藝、新技術(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗、增加輕烴收率、減少投資的目的。4.把各廠防凍技術(shù)的設(shè)計作為自己設(shè)計的研究對象。2相關(guān)知識介紹2.1.發(fā)展輕烴回收技術(shù)的措施從國外輕烴回收技術(shù)現(xiàn)狀可以看出，我國輕烴回收技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)還有一定距離。我國天然氣資源豐富，發(fā)展輕烴回收技術(shù)意義

26、重大。為了提高我國輕烴回收的技術(shù)水平，建議采取以下措施:(1)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，在有條件的地區(qū)建設(shè)大型深冷回收C；液態(tài)烴裝置。采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，降低能耗，提高輕烴產(chǎn)品收率。(2)為提高設(shè)計技術(shù)水平，組織各國科研人員開發(fā)了目前急需的主要工藝計算軟件，如填料塔水力計算、多流冷箱設(shè)計計算軟件等。開發(fā)多通道板翅式換熱器和高效浮塔，提高填料塔設(shè)計水平。(3)復(fù)疊制冷、混合制冷劑制冷等制冷工藝在國內(nèi)尚未應(yīng)用，應(yīng)積極開展研究工作，開發(fā)工業(yè)實驗裝置，盡快改變輕烴回收裝置中單一的制冷工藝。(4)輕烴回收的關(guān)鍵設(shè)備壓縮機(jī)和透平膨脹機(jī)在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，但與國外同類產(chǎn)品相比，其技術(shù)性能有待進(jìn)一步提高和完善。建議相

27、關(guān)廠商加大研發(fā)力度，相關(guān)部門積極支持多類型多品種壓縮機(jī)組和膨脹機(jī)組的開發(fā)，提高機(jī)組的可靠性和整體產(chǎn)品質(zhì)量，以滿足國內(nèi)不同規(guī)?；厥諜C(jī)組的需求。模具回收裝置的需求。(5)積極開發(fā)研究撬裝輕烴回收裝置，提高撬裝設(shè)計水平，逐步形成系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。撬裝式回收裝置特別適用于油氣產(chǎn)能和油氣綜合利用的同步建設(shè)，對實現(xiàn)邊遠(yuǎn)地區(qū)零散天然氣的輕烴回收具有重要意義。(6)加強(qiáng)對設(shè)計人員和管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，進(jìn)一步提高設(shè)計人員和管理人員的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平，有利于促進(jìn)輕烴回收技術(shù)的發(fā)展。2.2.輕烴回收常規(guī)制冷工藝流程:目前，我國高產(chǎn)輕烴回收裝置要求采用膨脹機(jī)制冷工藝，并配以輔助制冷(一般為丙烷)。傳統(tǒng)制冷

28、工藝的脫甲烷塔沒有精餾段。當(dāng)原料氣含有大量一氧化碳時，該過程可能會在脫甲烷塔的上層產(chǎn)生固體。為了解決這個問題，我們不設(shè)置專門的CO去除設(shè)施來節(jié)省投資。中原油氣處理廠第四天然氣處理廠(以下簡稱第四天然氣處理廠)采用了改進(jìn)的LSP工藝，有效地減少了c0凍堵現(xiàn)象，在生產(chǎn)中取得了良好的效果。第四天然氣廠的裝置是在消化吸收德國林德公司先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，由我國設(shè)計、建設(shè)并投產(chǎn)的大型深冷處理裝置，目的是回收天然氣輕烴，生產(chǎn)高純度液體乙烷、丙烷、丁烷、天然氣汽油等產(chǎn)品。還采用膨脹機(jī)制冷和丙烷輔助制冷。具體流程如下:原料氣設(shè)計壓力為5.5 bar，燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動原料氣壓縮機(jī)，經(jīng)過兩級壓縮后壓力變?yōu)?3bar。在膨

29、脹機(jī)的同軸升壓器中，壓力最終升至43 45bar，經(jīng)分子篩干燥脫水后放入冷箱。在丙烷制冷和脫甲烷干氣的共同作用下，原料氣被預(yù)冷至45 55。此時原料氣中丙烷、丁烷、戊烷以上的輕烴組分開始大量冷凝。氣液混合物在低溫分離器中分離。分離器頂部氣相的主要成分是甲烷和乙烷。經(jīng)膨脹機(jī)膨脹后，溫度降至-75-82，從甲烷塔中部第22塊塔板進(jìn)料。低溫分離器底部的液相重新進(jìn)入冷箱，與脫甲烷塔塔頂?shù)母蓺膺M(jìn)行冷交換，溫度降至-77-80，這種低溫物料經(jīng)焦耳-湯姆遜閥節(jié)流，最終溫度降至-105-107，在自身壓力下，被泵入脫甲烷塔塔頂塔板作為回流，在此形成低溫區(qū)，冷凝從底部上升的氣相中的乙烷組分2.3.改進(jìn)輕烴回收L

30、SP技術(shù)的工藝流程；常規(guī)工藝與第四天然氣廠采用的工藝最大的區(qū)別是對低溫分離器底部重?zé)N的處理。傳統(tǒng)工藝直接將冷凝液泵回脫甲烷塔膨脹機(jī)入口下方，溶解的輕組分在汽提段進(jìn)行汽提。第四天然氣廠的LSP-1- Yi進(jìn)一步冷卻這部分重?zé)N，經(jīng)焦閥節(jié)流后作為回流送至脫甲烷塔頂部。這樣做有以下優(yōu)點:改善了c()2的凍堵現(xiàn)象。關(guān)于c()2形成固體的條件，根據(jù)熱力學(xué)相平衡原理，一個定性的判斷方法是比較某一溫度下氣相中co2的逸度是大于還是小于平衡蒸汽壓。如果大于該值，就會形成固體，容易導(dǎo)致凍結(jié)和堵塞。如果小于，則不會生成實體。常規(guī)工藝中，塔內(nèi)二氧化碳主要隨甲烷和乙烷上升，而乙烷等較重組分不斷冷凝，二氧化碳的相對濃度增

31、加，系統(tǒng)容易凍堵。LSP工藝中重?zé)N液體中的碳。組分c可以吸收部分CO:，這降低了氣相中的分壓，偏離了固體形成的條件。同時，當(dāng)發(fā)生凍結(jié)和堵塞時，CO和固體可以被熔化，凍結(jié)和堵塞的程度可以得到改善。第四天然氣廠原料氣中的設(shè)計CO含量為1.5% (Mo1)。在實際操作中，當(dāng)在線分析色譜檢測的含量超過設(shè)計值時，根據(jù)情況微開大焦唐毅的節(jié)流閥，使更多的液體進(jìn)入甲烷塔頂，以控制c()2固體的產(chǎn)生。實踐證明，當(dāng)CO:含量達(dá)到3% 4% (Mo1)時，植物仍能穩(wěn)定生產(chǎn)，不致凍壞。經(jīng)焦耳-湯姆閥節(jié)流后，重?zé)N溫度低，可達(dá)105 107，造成甲烷塔頂局部低溫。在相同的操作壓力下，乙烷的冷凝效率更高。為了達(dá)到同樣的乙烷

32、回收率和高達(dá)6 7的膨脹比，常規(guī)工藝需要原料氣壓縮機(jī)做更多的功。開發(fā)LSP技術(shù)的Ortloof公司對此進(jìn)行了論證:當(dāng)原料氣和干氣在相同條件下進(jìn)出界區(qū)，乙烷收率為80%時，常規(guī)工藝消耗6700kW，CO2結(jié)冰，LSP工藝消耗5200 kWCO:不凍。事實上，重?zé)N可以視為冷回流，從而使甲烷塔成為真正的精餾塔。重?zé)N回流液在下方膨脹機(jī)出口與上升的含有較多甲烷和乙烷的氣相逆流接觸，不斷從冷凝氣中吸收乙烷，不僅提高了收率，也提高了產(chǎn)品質(zhì)量。綜合考慮，LSP工藝減少了常規(guī)工藝的高壓和低溫，相應(yīng)減少了滿足這些條件的設(shè)備和管道投資。第四天然氣廠除冷箱、低溫分離器和脫甲烷塔外，幾乎全部采用碳鋼設(shè)備，膨脹機(jī)進(jìn)出口分

33、別為45 bar和12 bar，膨脹比僅為3.75，可見該工藝具有很大的優(yōu)勢。深冷過程中，原料氣中有多少c()2會凍結(jié)，這是關(guān)系到裝置能否在額定工況下平穩(wěn)運行的重要問題。深入分析和掌握CO凍堵的機(jī)理和規(guī)律，合理優(yōu)化和改進(jìn)工藝，將有利于我們今后進(jìn)行類似設(shè)計和解決實際生產(chǎn)問題。輕烴回收裝置的原料千差萬別，但裝置的原料多為原油伴生氣或氣井。除部分油田氣井壓力較高，經(jīng)脫油脫水后可直接送入裝置外，大部分采用液化石油氣壓縮機(jī)增壓再加工，而采用價格低廉、成熟可靠的往復(fù)式壓縮機(jī)輕烴。為了保證輕烴回收裝置的安全穩(wěn)定運行，滿足壓縮設(shè)備本身的要求，需要對原料氣進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)。下面介紹兩種成熟的氣柜調(diào)壓方式。氣罐壓力調(diào)

34、節(jié)是廣泛應(yīng)用于輕烴回收裝置、城鎮(zhèn)燃?xì)饣蛘託夤?yīng)和儲存站等。國外很多實用的操作裝置都可以看到這項技術(shù)的應(yīng)用。在早期陸上油田的油氣開采過程中，為了控制采油速度或為抽油機(jī)節(jié)能，往往將井口回壓控制在較低的水平，如0.234以下。油氣集輸?shù)捷斢驼净蚵?lián)合站脫水脫氣時，三相分離器控制的壓力更低，一般在0.234以下。當(dāng)脫水油進(jìn)入緩沖罐或直接進(jìn)入原油穩(wěn)定塔進(jìn)一步脫氣處理時，壓力會降低到微正壓甚至負(fù)壓。因此，在凈化這類氣源壓力低且分散的原料時，常采用帶緩沖時間的濕式氣柜來調(diào)節(jié)壓力。由于氣柜緩沖容量大、穩(wěn)壓效果好、工藝簡單，可實現(xiàn)無人值守，在區(qū)塊分散油田、氣量小的場合，廣泛應(yīng)用于帶大氣進(jìn)氣壓縮機(jī)的輕烴裝置。自控電

35、壓調(diào)節(jié)。原料氣源有一定的剩余壓力。結(jié)合脫水脫油緩沖分離器，通過分離器進(jìn)出口工藝管線上的調(diào)節(jié)閥等儀表檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可將分離器壓力穩(wěn)定在一定的壓力范圍內(nèi)。對于新建或改建的輕烴裝置，根據(jù)原料氣來源的不同，高低壓氣可分別調(diào)節(jié)，也可根據(jù)低壓氣源壓力混合調(diào)節(jié)。在實際處理中，要做好流程模擬、詳細(xì)的物料核算、能量核算和經(jīng)濟(jì)評價。壓力控制方式為:當(dāng)緩沖分離氣體的壓力超過規(guī)定的壓力設(shè)定值時，打開泄壓調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。該閥還減小了開口；當(dāng)壓力降至穩(wěn)壓設(shè)定值時，泄壓調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥恢復(fù)正常開度。當(dāng)壓力下降到設(shè)定的下限時，供氣調(diào)節(jié)閥打開，然后當(dāng)壓力回到壓力調(diào)節(jié)范圍時關(guān)閉。如果后續(xù)兩臺或多臺壓縮機(jī)并聯(lián)運行，且穩(wěn)

36、壓緩沖分離器始終處于低壓狀態(tài)運行，可根據(jù)原料氣總量確定壓縮機(jī)數(shù)量，復(fù)雜的智能穩(wěn)壓可自動打開調(diào)節(jié)閥確定壓縮機(jī)數(shù)量及各種組合。2.4、低溫分離工藝預(yù)處理壓縮凈化冷凝分離分別冷凍原料氣游離水雜質(zhì)水天然汽油乙烷丙烷丁烷圖2.1低溫分離過程制冷方法一般分為1)相變制冷(外部冷卻)2)、氣體膨脹制冷(冷)2.5.流程的七個環(huán)節(jié)氣體預(yù)處理-除油、游離水和泥砂；氣體增壓凈化冷凝分離冷凍凝析油的穩(wěn)定和切割產(chǎn)品儲罐3.總設(shè)計3.1煉油廠相關(guān)裝置常規(guī)輕烴回收工藝常減壓蒸餾裝置通常單獨具有輕烴回收裝置。常規(guī)輕烴回收工藝主要有:有壓縮機(jī)的方案和無壓縮機(jī)的方案。對于帶壓縮機(jī)的方案，原油蒸餾采用閃蒸塔+常壓塔的流程，常壓塔

37、頂氣體經(jīng)壓縮機(jī)增壓后被直餾石腦油吸收。吸收了C和C輕烴的石腦油進(jìn)入穩(wěn)定塔進(jìn)行分離，塔頂產(chǎn)出液化石油氣(LPG)產(chǎn)品，塔底為直餾石腦油產(chǎn)品。對于無壓縮機(jī)的方案，原油蒸餾采用初餾塔和常壓塔的流程，通過初餾塔內(nèi)升壓，使輕烴溶解在初餾塔頂?shù)氖X油中。初餾塔頂?shù)氖X油，其中溶解有碳和碳，進(jìn)入穩(wěn)定塔進(jìn)行分離。塔頂生產(chǎn)LPG產(chǎn)品，塔底生產(chǎn)直餾石腦油產(chǎn)品。為減少投資，設(shè)計中常不設(shè)置脫乙烷塔來分離液化石油氣產(chǎn)品中的C:。當(dāng)原油中乙烷含量較高時，液化石油氣產(chǎn)品中乙烷可能超標(biāo)。常規(guī)催化重整裝置脫丁烷塔頂產(chǎn)物用作液化石油氣時，乙烷含量可能超標(biāo)。如果采用集成工藝，脫丁烷塔塔頂產(chǎn)品進(jìn)入輕烴回收裝置，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量合格。

38、此外，脫丁烷塔還可以作為脫戊烷塔操作，戊烷進(jìn)入輕烴回收單元，有利于簡化芳烴抽提工藝。在常規(guī)蠟油加氫裂化裝置的分餾部分，有兩個塔流程:汽提塔和分餾塔。汽提塔塔頂液體、汽提塔塔頂氣體和分餾塔塔頂液體分別進(jìn)入輕烴回收裝置。常規(guī)柴油加氫精制裝置設(shè)有汽提塔和分餾塔兩個塔流程，汽提塔頂氣單獨脫硫?？紤]整合工藝時，取消單獨的脫硫設(shè)施，汽提塔塔頂氣體進(jìn)入輕烴回收裝置，分餾塔頂液體進(jìn)入石腦油加氫裝置。常規(guī)石腦油加氫裝置應(yīng)配備單獨的汽提塔、氣體脫硫設(shè)施和石腦油分餾設(shè)施。當(dāng)考慮集成工藝時，來自冷高壓分離器的液體直接進(jìn)入輕烴回收裝置的脫丁烷塔。以某大型煉油廠為例，主要煉油裝置有100萬噸/年常減壓蒸餾裝置、350萬噸

39、/年重油催化裂化裝置、220萬噸/年催化重整裝置、220萬噸/年蠟油加氫裂化裝置、240萬噸/年柴油加氫精制裝置和250萬噸/年石腦油加氫精制裝置等。根據(jù)全廠總體工藝流程和主要工藝裝置的配置，全廠有6套生產(chǎn)氣體和輕烴的煉油裝置，除催化裂化裝置外，還有5套裝置(常減壓蒸餾、催化重整、蠟油加氫裂化、柴油加氫精制和石腦油加氫精制裝置)已經(jīng)整合，但各裝置的整合能力和深度不同。蠟油加氫裂化裝置的集成包括三個部分:氣體脫硫、液化石油氣產(chǎn)品回收和石腦油產(chǎn)品分餾。常減壓蒸餾裝置的集成包括氣體脫硫和液化石油氣產(chǎn)品回收兩部分。石腦油加氫精制裝置的集成包括兩部分:氣體脫硫和石腦油產(chǎn)品分餾。柴油加氫精制裝置的集成包括

40、氣體脫硫和液化石油氣產(chǎn)品回收兩部分。催化重整裝置的初步整合考慮是液化石油氣產(chǎn)品中乙烷含量合格。然而，根據(jù)集成工藝，催化重整的脫丁烷塔可以作為脫戊烷塔操作，并且頂部產(chǎn)物是c 5餾分產(chǎn)物，其將在集成單元中處理。其優(yōu)點是可以簡化芳烴的萃取過程，萃取過程中不需要分離C 5和C 6。3.2討論有無壓縮機(jī)的兩種工藝如上所述，當(dāng)來自常減壓蒸餾裝置頂部的不凝氣進(jìn)入輕烴回收系統(tǒng)時，一般有兩種方案可供選擇:帶壓縮機(jī)的回收工藝和不帶壓縮機(jī)的回收工藝。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同的原油性質(zhì)和規(guī)模，對具體方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價。在這種情況下，如果選擇無壓縮機(jī)方案，其對投資的影響如表1所示。由此可見，無壓氣機(jī)方案需要增加約(12.5 14

41、.0) 10。人民幣投資成本。根據(jù)國外工程公司的經(jīng)驗，有壓縮機(jī)方案的LPG回收率約為95%，比無壓縮機(jī)方案(吸收)高10%。但在國內(nèi)實際工程應(yīng)用中考慮了以下因素:壓縮機(jī)故障率高，給長周期生產(chǎn)帶來不利；根據(jù)消防法規(guī)要求，壓縮機(jī)與其他工藝設(shè)備的安全距離應(yīng)達(dá)到15 m，不利于節(jié)約用地；無壓縮機(jī)技術(shù)在國內(nèi)有很多成功的經(jīng)驗。綜上所述，為了簡化工藝流程，降低投資和運行費用，選擇無壓縮機(jī)回收工藝。初餾塔壓力升高后，C2 C3餾分幾乎全部溶解在初餾塔頂油中，然后進(jìn)入石腦油加氫部分。3.3吸收塔吸收油的選擇吸收塔的吸收油可以是加氫汽提塔頂液、分餾塔塔頂液、石腦油分餾塔底的重石腦油產(chǎn)品(以下簡稱重石腦油)、常減壓

42、蒸餾裝置的重石腦油。通過對上述四種吸收油的Aspen Plus模擬計算，發(fā)現(xiàn)重石腦油的吸收效果最好，但與其他吸收油相比，需要增加一個石腦油分離塔，因循環(huán)使用而占用設(shè)備容量。由于回收更多的液化石油氣可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，所以吸收油應(yīng)選擇吸收效果最好的重石腦油或分餾塔頂液。3.4干氣提取位置的討論在常規(guī)輕烴回收裝置中，干氣直接從脫乙烷塔和石腦油吸收塔頂部抽出，然后一起脫硫，進(jìn)入燃料氣管網(wǎng)，C3-C4質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍超過50%。如果這種物流經(jīng)過脫硫后直接進(jìn)入燃?xì)夤芫W(wǎng)，那么其中所含的LPG資源將被浪費。脫乙烷塔塔頂氣可與來自柴油加氫精制裝置的汽提塔塔頂氣和來自蠟油加氫裂化裝置的汽提塔塔頂氣混合進(jìn)入脫硫裝置

43、，然后作為氣相進(jìn)料進(jìn)入石腦油吸收塔，只有柴油吸收塔頂部的干氣被抽出進(jìn)入燃料氣管網(wǎng)。雖然脫乙烷塔頂氣的循環(huán)處理增加了石腦油吸收塔的規(guī)模、投資和操作費用，但考慮到裝置的規(guī)模較大以及LPG與燃料氣的價差，仍然是經(jīng)濟(jì)合理的。這樣既最大限度地回收了液化石油氣，又減少了一套MDEA脫硫裝置，將干氣脫硫和進(jìn)料脫硫集中在一套脫硫裝置中，還降低了投資成本。3.5脫硫部分的討論由于工廠產(chǎn)品的含硫量有限，因此必須在整合方案中設(shè)置脫硫裝置，以使產(chǎn)品合格。顯然，如果脫硫處理僅在氣相產(chǎn)物提取位置進(jìn)行，則可以減小MDEA脫硫裝置的規(guī)模。但為了減少加工過程中H2S對設(shè)備和管道的腐蝕，保證裝置的長周期運行，氣相進(jìn)料應(yīng)先脫硫。部

44、分H: S仍帶入液相，以保證這部分硫進(jìn)入氣相脫硫；需要適當(dāng)調(diào)整脫丁烷塔的操作壓力和溫度，使大部分硫化氫從塔頂抽出，確保塔底液相產(chǎn)品硫含量合格。根據(jù)Aspen Plus模擬，此處脫丁烷塔的最佳操作條件為:溫度67，壓力1.0 MPa。3.6熱源選擇和換熱流程優(yōu)化每個分離塔的熱源可以是加熱爐和中壓蒸汽。加熱爐的選擇需要增加投資成本和運行成本，但具有獨立性強(qiáng)、啟動方便的特點。煉油廠有大量剩余中壓蒸汽可供利用，應(yīng)考慮選擇中壓蒸汽作為主要熱源。部分分餾進(jìn)料進(jìn)入脫丁烷塔前，先與石腦油分離塔塔底液體換熱，再與脫丁烷塔塔底液體換熱，最后用中壓蒸汽加熱至工藝要求的155進(jìn)入脫丁烷塔。石腦油分離塔塔底液與分餾部分

45、進(jìn)料換熱后，通過空冷、水冷至40(溫度越低越好)進(jìn)入吸收塔。脫丁烷塔塔底液體經(jīng)換熱后可直接進(jìn)入石腦油分離塔。脫丁烷塔、石腦油分離器和脫乙烷塔的塔底再沸器熱源可利用常減壓蒸餾裝置或加氫裂化裝置分餾部分的中間循環(huán)回流油與中壓蒸汽混合。上述換熱網(wǎng)絡(luò)與空冷器配合使用，有助于煉油廠整體節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。4.詳細(xì)設(shè)計4.1設(shè)備的實際操作由于3號機(jī)組是目前國內(nèi)同類機(jī)組中處理能力最大的，且是一臺改造后的機(jī)組，在調(diào)試成功后，經(jīng)過一段時間的低負(fù)荷運行后，于1999年11月底對機(jī)組進(jìn)行了高負(fù)荷性能檢查。檢查結(jié)束時，加工的石油是伊朗輕質(zhì)油。檢查結(jié)束后，針對發(fā)現(xiàn)的問題，不停歇地進(jìn)行了最大限度的整改。之后，在200

46、0年6月。表4.1三效裝置主要運行工況表序列號項目數(shù)字值序列號項目數(shù)字值一個原油進(jìn)料速度828.5噸/小時13真空爐出口溫度364.72原油進(jìn)入初餾塔的溫度224.114真空塔頂溫度82.2三初始最高溫度132.515真空塔頂剩余壓力1.85千帕四初始壓力(克)0.474兆帕16真空塔底部溫度356.4五初始底部溫度223.017T107進(jìn)料溫度133.3六閃蒸頂部溫度215.918T107頂部溫度58.7七閃蒸塔頂壓力(g)0.158兆帕19T107頂部壓力(g)0.904兆帕八閃蒸塔塔底溫度218.820T107底部溫度159.6九常壓爐出口溫度359.621T108進(jìn)料溫度77.310常

47、壓塔頂溫度149.422T108頂部溫度68.811常壓塔頂壓力(g)0.147兆帕23T108頂部壓力(g)0.10兆帕12常壓塔底溫度352.924T108底部溫度83.2裝置運行過程中，由于伊朗輕油中不凝氣含量較高(約0.97W%)，初餾塔壓力后脫丁烷塔(T107)塔頂分離出的液化氣中C2組分含量較高(大于5V%)，對催化裂化聯(lián)合裝置氣體分離系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量有一定影響。綜合考慮，初餾塔頂和脫丁烷塔塔頂不凝氣排放量適當(dāng)增加。表4.2初頂、常頂和脫戊烷塔底油(重石腦油)組分分析數(shù)據(jù)項目種類C03W%C04W%C5NW%C5PW% C5W%錢芳W%總計達(dá)頂級油0.665.210.5711.828

48、1.7519.23100.01頂級油0.040.450.232.1797.1127.23100.00常頂二次油0.524.920.9212.7380.9122.35100.01重石腦油02.390.7716.4980.3519.77100.01液化氣0.1817.0482.080.700.00100.00從表-2中的數(shù)據(jù)可以看出，在初餾塔操作壓力為0.474Mpa，常壓塔操作壓力為0.147Mpa的條件下，一次塔頂油中C3和C4的含量為5.81 w%，一次塔頂油為0.49 w%，二次塔頂油為5.44 w%，一次塔頂油和二次塔頂油均溶解。為輕烴回收系統(tǒng)回收液化氣打下基礎(chǔ)，而常頂一級油主要用于常頂

49、回流，交換后溫度較高(約93)，溶解的液化氣組分不多。因此在工藝設(shè)計上直接并入重石腦油出口裝置，不進(jìn)入輕烴回收系統(tǒng)，減少了這部分的負(fù)荷。表4.3初頂、常頂、脫丁烷塔和脫戊烷塔頂部不凝氣組分分析數(shù)據(jù)項目種類氘天空C10C20C30iC40nC40溴化五烴季胺二氧化碳密度千克/M3相當(dāng)于楚丁012.332.9916.4038.197.2515.966.090.771.52199.98長鼎2.2718.410.8518.4235.536.4813.204.310.531.433100.00丁烷脫除塔頂0.833.921.5329.9256.333.292.720.021.451.360100.01戊

50、烷塔頂04.1300.040.1115.9073.176.6501.997100.00雖然一次拔頭油和二次拔頭油中溶解了一定量的C3和C4組分，但從表-2和表-3的數(shù)據(jù)可以看出，一次拔頭油中C3和C4組分的含量并不是很高，僅為6.44W%，而一次拔頭油中不凝氣中C3和C4組分的含量為61.40W%，這主要是由于三次拔頭油在原150萬噸/年常壓蒸餾裝置中。1999年11月底檢查裝置高負(fù)荷性能時，發(fā)現(xiàn)塔頂氣相負(fù)荷過高，塔頂壓力在0.54Mpa以上，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量波動。為了降低塔頂負(fù)荷，提高裝置處理能力，一方面在后續(xù)精餾中專門增加了一條管線，將塔頂不凝氣引至聯(lián)合催化裂化裝置空壓機(jī)入口，以降低初餾塔頂壓

51、力，另一方面， 操作中降低了原油進(jìn)入初餾塔的溫度和初餾塔頂溫度，并將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到常壓塔，從而降低了初餾塔頂油中C3和C4組分的含量。 而且低于無壓縮機(jī)回收液化氣的理論值，而一次塔頂不凝氣中C3和C4的含量大大增加。同時，常頂二次油中C3和C4含量高，常頂不凝氣中C3和C4含量增加。因此，在實際操作中，由于初餾分中含有大量的不凝氣，通過將其引入聯(lián)合催化裂化裝置的空氣壓縮機(jī)入口，不僅有效地降低了初餾塔頂蒸汽負(fù)荷，還可以將初餾分不凝氣中的干氣和液化氣組分再次回收，該液化氣組分的回收率可達(dá)99%以上，使裝置操作更加靈活?？梢哉f，第三煉油廠不僅利用自身的輕烴回收系統(tǒng)回收液化氣，還利用將初凝氣送入催化裝

52、置回收液化氣的方法。4.2提高輕烴回收裝置的液態(tài)烴收率。4.2.1現(xiàn)有輕烴回收裝置中國設(shè)計的輕烴回收裝置，特別是一些早期建造的裝置，主要目的是回收烴類。裝置存在液態(tài)烴收率低、能耗高、工藝流程不合理、產(chǎn)品質(zhì)量差、自控水平低等問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)回收工藝方法選擇不當(dāng)，主要工藝參數(shù)設(shè)計不合理，導(dǎo)致裝置液態(tài)烴回收率低，工程投資大，生產(chǎn)成本高，整個裝置經(jīng)濟(jì)效益差。(2)壓縮機(jī)和制冷機(jī)組運行參數(shù)達(dá)不到設(shè)計要求，導(dǎo)致冷凝壓力低，制冷量不足，減少了冷凝分離出的液化量；制冷裝置與液態(tài)烴分餾裝置不協(xié)調(diào)，或脫乙烷塔的選型設(shè)計不合理，提供給脫乙烷塔頂部的冷量不足，導(dǎo)致塔頂溫度高，液態(tài)烴損失增加，產(chǎn)品收

53、率低。(3)氣液分離器的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)不夠合理，導(dǎo)致干氣中含有大量液態(tài)烴；液體烴分餾塔使用填料塔時，填料塔設(shè)計水平不高，填料床高度不足，塔徑過大，塔件設(shè)計不合理，導(dǎo)致塔設(shè)計結(jié)果達(dá)不到工藝要求，分離效果差，液體烴損失增加或產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求。(4)我國開發(fā)應(yīng)用的熱分離器制冷技術(shù)于90年代中期進(jìn)入油田伴生氣加工行業(yè)。但由于熱分離器等熵效率低、適應(yīng)性差、質(zhì)量差，一直采用熱分離器制冷的回收機(jī)組。大部分運行不好，部分機(jī)組丙烷產(chǎn)量不足。熱分離器需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。國產(chǎn)天然氣壓縮機(jī)和制冷壓縮機(jī)故障率高，維修頻繁，機(jī)組設(shè)計保守，能耗普遍較高，整機(jī)性能和產(chǎn)品質(zhì)量有待提高。(5)全國輕烴回收裝置主要回收丙烷組

54、分以上的烴類，丙烷平均回收率不到60%，深冷工藝裝置少，制冷工藝單一。采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)單級膨脹制冷流程的機(jī)組較多，膨脹比較小。國內(nèi)設(shè)計的機(jī)組沒有采用復(fù)疊制冷和混合制冷劑制冷工藝。(6)過程控制的設(shè)計方案沒有從整體上優(yōu)化，先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)沒有得到廣泛應(yīng)用。目前主要著眼于滿足工藝流程，沒有考慮足夠的節(jié)能降耗和生產(chǎn)運行管理人員減少；安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)不完善；設(shè)備故障不能及時報警排除；機(jī)器設(shè)備容易損壞。輕烴回收裝置管理技術(shù)人員缺乏必要的專業(yè)知識，維護(hù)管理水平不高，運行事故時有發(fā)生，設(shè)備故障頻繁，裝置開工率低。4.2.2提高液態(tài)烴回收率的措施國內(nèi)大部分回收裝置處于回收液化石油氣階段，丙烷平均回收率不到60%

55、。但是，國外的輕烴回收裝置大多是以回收C2為目的的深冷裝置。一般丙烷回收率可達(dá)90%以上，乙烷回收率可達(dá)80%以上。針對輕烴回收裝置存在的技術(shù)問題，提高液態(tài)烴收率，使回收裝置獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。通過對現(xiàn)有輕烴回收裝置的分析研究，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的條件下，可以采取以下具體措施提高液態(tài)烴收率。(1)采用深冷回收工藝，提高產(chǎn)品收率。對于新建的大型C3或C2液態(tài)烴回收裝置，采用技術(shù)水平高的深冷工藝，降低制冷溫度，提高液態(tài)烴收率。對于技術(shù)水平低、能耗高、設(shè)備陳舊的淺冷式液化石油氣回收裝置，應(yīng)根據(jù)具體情況有計劃地進(jìn)行技術(shù)改造。在工藝設(shè)計和技術(shù)改造中，采用先進(jìn)技術(shù)，如氣體過冷工藝(GSP)、液體過

56、冷工藝(LSP)、直接換熱工藝(DHX)等。，應(yīng)盡可能采用。當(dāng)伴生氣處理量較大且成分較差，希望回收更多的乙烷或獲得更高的丙烷收率時，應(yīng)首先考慮國內(nèi)成熟的膨脹機(jī)制冷。當(dāng)氣體壓降膨脹制冷不能滿足機(jī)組冷量需求時，應(yīng)設(shè)置外冷劑制冷補(bǔ)充冷量，以達(dá)到系統(tǒng)冷量平衡，獲得較高的液態(tài)烴回收率。應(yīng)積極消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)新型深冷工藝，如復(fù)疊制冷、混合制冷劑制冷等，改變我國深冷工藝單一的現(xiàn)狀，以適應(yīng)不同氣源條件的需要。(2)采用多級分離工藝，提高膨脹機(jī)的制冷深度。對于以外冷劑制冷為輔助冷源、膨脹機(jī)制冷為主要冷源的工藝流程，可采用逐級冷凍、逐級分離冷凝液的工藝措施，減少冷量消耗，提高冷凝深度，以達(dá)到更高的液態(tài)烴

57、收率。重?zé)N，如C5、C6、C7等。油田的伴生氣中一般都含有較高的含量，雖然對冷凝冷量的要求不高，但冷量的消耗卻很高。如果只采用膨脹機(jī)制冷，制冷深度會嚴(yán)重降低，進(jìn)而降低C2、C3等輕烴的冷凝率。利用制冷劑循環(huán)制冷作為輔助冷源，可以先冷凝分離出重質(zhì)碳?xì)浠衔铮@樣會使進(jìn)入膨脹機(jī)的空氣變稀，不僅會降低膨脹機(jī)的攜液能力，還有助于增加膨脹機(jī)的制冷深度，提高C2的冷凝率。C3，從而增加液態(tài)烴的產(chǎn)量。在具體設(shè)計中，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定分離級數(shù)和分餾塔進(jìn)料量。一般35級股票為宜。對于帶膨脹機(jī)制冷的設(shè)備，原料氣是先膨脹后增壓(反向增壓)還是先增壓后預(yù)冷再膨脹(正向增壓)，要根據(jù)整個流程的安排來考慮

58、，使其達(dá)到更合適的膨脹比，并盡可能達(dá)到最低的制冷溫度。由于膨脹機(jī)出口溫度普遍較低，液態(tài)烴相對含量較高，因此應(yīng)盡可能回收膨脹機(jī)出口的冷凝液，以提高液態(tài)烴的收率。(3)改進(jìn)脫乙烷塔(或甲烷塔)的設(shè)計。脫乙烷塔(或甲烷)是輕烴回收裝置中分離回收產(chǎn)品和移出產(chǎn)品的關(guān)鍵部分，從移出產(chǎn)品中帶走的液態(tài)烴很難回收。脫乙烷塔(或甲烷塔)中的分離效果決定了整個裝置的丙烷(或甲烷)產(chǎn)量。脫乙烷塔的分餾決定了脫乙烷塔的設(shè)計。從塔壓、塔頂露點和塔底溫度的關(guān)系出發(fā)，選擇合適的塔壓，優(yōu)化具體的設(shè)計參數(shù)，根據(jù)工藝流程的組合方案確定具體的結(jié)構(gòu)型式。脫乙烷塔的作用不僅是精餾和分離液態(tài)烴混合物中的乙烷(或甲烷),還涉及制冷和分離設(shè)備

59、。因此，不同的工況應(yīng)使用不同類型的脫乙烷塔。在工藝設(shè)計中，應(yīng)統(tǒng)一考慮制冷分離脫乙烷塔(或甲烷塔)的類型、塔頂冷能的來源，采用冷、熱流分開進(jìn)料，以達(dá)到合理利用冷能、提高產(chǎn)品收率、簡化工藝流程的目的。設(shè)計時應(yīng)對各種塔型進(jìn)行工藝計算和對比分析，不斷改進(jìn)和發(fā)展脫乙烷塔的設(shè)計方法，使設(shè)計盡善盡美。(4)采用先進(jìn)高效的設(shè)備，工藝流程是各種工藝設(shè)備的組合，工藝設(shè)備的合理選擇和設(shè)計是實現(xiàn)較高液態(tài)烴收率的關(guān)鍵。輕烴回收裝置中的關(guān)鍵設(shè)備包括氣液分離器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、冷交換設(shè)備、液態(tài)烴分餾塔等。設(shè)備選型和設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)效率高、技術(shù)先進(jìn)、運行可靠、維護(hù)方便的原則。在裝置中，如果氣液分離器的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)不夠合理，液滴會

60、在氣相中進(jìn)行，得不到與計算結(jié)果等量的冷凝液，從而降低液態(tài)烴的回收率。輕烴回收裝置氣液分離器設(shè)計時，應(yīng)采用高效分離器，以提高氣液分離效果。天然氣壓縮機(jī)和制冷機(jī)組的選擇，應(yīng)根據(jù)工藝條件準(zhǔn)確計算壓縮機(jī)的功率和制冷機(jī)的制冷量，使增壓機(jī)達(dá)到設(shè)計壓力值，制冷機(jī)組達(dá)到設(shè)計制冷溫度，否則會降低液態(tài)烴收率。一般情況下，在條件允許的情況下，盡量選擇高效率的燃?xì)廨啓C(jī)或天然氣發(fā)動機(jī)，盡量少用電力。由于透平膨脹機(jī)制造工藝完善，產(chǎn)品質(zhì)量有保證，操作維護(hù)方便，等熵效率高，膨脹比大，出口液體量大，輸出功可回收，能量利用合理，所以在可以利用自由壓降的地方優(yōu)先選用透平膨脹機(jī)制冷，使工藝裝置盡可能達(dá)到最低制冷溫度。板翅式換熱器由于