2015年第2期工業(yè)、生產(chǎn)天然氣輕烴回收優(yōu)化的研究李寶琦朱砂張文博李學(xué)凱哈爾濱石油學(xué)院黑龍江 哈爾濱150027摘要:對(duì)油田現(xiàn)階段普遍采用的天然氣回收冷換設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化;其次調(diào)節(jié)膨脹機(jī)出口壓力和脫乙烷塔溫度，分析其對(duì)輕烴回收率的影響，尋找相對(duì)最優(yōu)的參數(shù)，以達(dá)到提高天然氣輕烴回收率的最終目的。關(guān)鍵詞:輕烴;透平膨脹機(jī);冷換設(shè)備;優(yōu)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提高天然氣輕烴回收率，不僅提升整個(gè)天然氣回收工藝的天然氣冷換設(shè)備能夠有效降低能耗。近兩年來，天然氣冷換經(jīng)濟(jì)效益，還能帶動(dòng)整個(gè)天然氣開采業(yè)發(fā)展，本文從宏觀和微設(shè)備中使用的空冷器發(fā)展非常迅速。針對(duì)吉林地理位置與大觀兩個(gè)角度對(duì)天然氣輕烴回收率低、能耗高的問題進(jìn)行了分析慶地理位置相似的特點(diǎn)，吉林油田宜采用2013年由大慶石化和研究，找出了影響回收率的主要因素，并提出提高輕烴回收公司機(jī)械廠研發(fā)出的表面蒸發(fā)式空冷器，空冷器應(yīng)用到實(shí)際率與降低能耗的方法。中，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度低、耗能少、對(duì)環(huán)境污染降到最低。雖然1國內(nèi)外天然氣輕烴回收發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)備所需面積過大，前期的投資略高，但根據(jù)相關(guān)的資料顯示，新型空冷設(shè)備與老型相比，僅電能就可節(jié)約60%加之其1.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)提高天然氣輕烴回收的技術(shù)在不斷的發(fā)展。2011他節(jié)約的耗能，每年可為企業(yè)節(jié)省百萬。在降低能耗的同時(shí)年，羅琴通過HYSYS軟件的模擬計(jì)算，確定了回收天然氣輕還能提高整體的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，吉林油田適合對(duì)冷換烴最優(yōu)工藝條件,進(jìn)而有效提高了輕烴回收率; 2012年， 王設(shè)備進(jìn)行更換。玉寶通過對(duì)天然氣淺冷裝置輕烴冷量回收技術(shù)研究，提出了2.2透平膨脹制冷劑的優(yōu)化回收500#淺冷裝置的輕烴和外輸氣冷量的優(yōu)化方案，該技術(shù)通過研究發(fā)現(xiàn)，天然氣輕烴回收裝置回收率偏低的主節(jié)約了制冷機(jī)組電耗和循環(huán)冷卻水; 2013年，王乙濤通過對(duì)要因素還是在于系統(tǒng)壓力和冷凝溫度。對(duì)于冷凝溫度的控伴生氣(輕烴回收工藝進(jìn)行分析，在工藝流程優(yōu)化、設(shè)備選型制，可主要優(yōu)化透平膨脹機(jī)制冷裝置，但如果一味的追求和設(shè)計(jì)上提出了改進(jìn)方案。NGL的回收率，裝置的耗能也會(huì)隨之提高，總體上并不能使經(jīng)濟(jì)效益得到提升，這與油田生產(chǎn)主旨背道而馳，因此1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀比較而言國外天然氣輕烴回收技術(shù)比國內(nèi)要領(lǐng)先許多。選擇將裝置的總耗能和丙烷組分回收量的最小比值為優(yōu)化OUP公司發(fā)布的UOP Separex TM Flux' 技術(shù)能夠處理大容量氣體，進(jìn)而有效降低了設(shè)備耗能; MTR公司發(fā)布的LPG- -SepTM技目前的研究主要集中于膨脹機(jī)出口壓力和脫乙烷塔塔底術(shù)能直接在井口氣中回收輕烴，從而能減少資源浪費(fèi)和因火炬溫度對(duì)丙烷回收率的影響，結(jié)合大慶油田和吉林油田的實(shí)際放空而造成的環(huán)境污染。Toyo研發(fā)的COREFLUXTM技 術(shù)能高效情況和東北地區(qū)冬季溫度偏低等因素，我們將膨脹機(jī)出口壓力(膨脹機(jī)出口溫度-103° )和脫乙烷塔塔底溫度選作優(yōu)化變的從煉油尾氣和油田伴生氣中回收LPG,能耗也較低。目前，國內(nèi)越來越重視對(duì)天然氣輕烴回收技術(shù)的研究，量，膨脹機(jī)出口壓力的增加、脫乙烷塔塔底溫度的降低都有通過借鑒國外相關(guān)技術(shù)和不斷的自主研發(fā)，國內(nèi)的天然氣輕利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的，當(dāng)兩個(gè)變量同時(shí)改變時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)裝置烴回收技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)步，但仍然存在回收率偏低的總耗能與回收丙烷組分回收量的比值最小。技術(shù)問題，主要原因還是在于回收工藝不夠優(yōu)化，機(jī)組運(yùn)行在不同膨脹機(jī)出口壓力和脫乙烷塔底溫度條件下，滿足優(yōu)化目標(biāo)時(shí)對(duì)應(yīng)的優(yōu)化變量值和優(yōu)化目標(biāo)值如表1可以看出，優(yōu)參數(shù)不標(biāo)注?；兞窟_(dá)到最小值即優(yōu)化后的膨脹機(jī)出口壓力為1.1Mpa，脫乙2天然氣輕烴回收工藝的優(yōu)化烷塔塔底溫度為34C。優(yōu)化后的丙烷組分收率為91.82%，液化2.1天然氣輕烴冷換設(shè)備的優(yōu)化氣產(chǎn)量為24.581/d,輕油產(chǎn)量2.73u/d,組成見表2。優(yōu)化后主要目前油田的冷換設(shè)備相對(duì)都比較落后，耗能高，而使用工藝操作參數(shù)見表3。(下轉(zhuǎn)第8頁)工業(yè)、生產(chǎn)2015年第2期3)控制R201密度遞增值每分鐘不超過2 kg/m'，調(diào)節(jié)乙烯進(jìn)聚合物在造粒過程的降解。料量，控制乙烯進(jìn)料速率。4) 控制R201溫度增加值不超過1表5生產(chǎn)無規(guī)共聚PP T5015時(shí)最終乙烯含量和乙烯加入量及其配比C，調(diào)節(jié)乙烯進(jìn)料量?？刂品磻?yīng)速度。乙烯加入量/ η (CH) /n n (H2) /n最終乙烯 含表4 乙烯含量與產(chǎn)品強(qiáng)度關(guān)系(kg●h')(CHI+CH) .(CH)量，%懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度(23拉伸屈服強(qiáng)154. 250.450.0401.99乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%_ 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)優(yōu)化聚合工段的工藝參數(shù)，調(diào)整R201的乙烯進(jìn)料3.16.826.0量，控制液相中乙烯濃度在50% ~55%，乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.020.3≥7%。產(chǎn)品抗沖擊性能強(qiáng)度達(dá)到客戶要求。PP T5015滿足質(zhì)R201的反應(yīng)條件決定了最終產(chǎn)品中的抗沖擊性能，在生量指標(biāo)要求，得到市場(chǎng)認(rèn)可。產(chǎn)中，通過控制加入到R201中乙烯量和調(diào)整R201的反應(yīng)條件，使產(chǎn)品性能達(dá)到指標(biāo)要求。通過控制R201內(nèi)乙烯/ (乙烯參考文獻(xiàn)+丙烯)的摩爾比和氫氣與丙烯的摩爾比來確保反應(yīng)條件。試[1]洪定一. 聚丙烯-原理、工藝與技術(shù)[M]. 北京:中國生產(chǎn)最終乙烯含量與乙烯加人量及其配比的關(guān)系見表5。石化出版社,2011 :270-274.[2] 內(nèi)羅●帕斯奎尼.聚丙烯手冊(cè)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出3結(jié)論反社,208 :250- -253.( 1)通過調(diào)整反應(yīng)器中氫氣加入量，可較好地控制產(chǎn)品[3) 羅招灰,蔣善君.高剛性抗沖聚丙烯的開發(fā)U]. 合成樹的MFR。脂及塑料,24,2007,24(1):6-8.[4]闞林,夏華.PP管材專 用樹脂的生產(chǎn)開發(fā)0].合成樹脂(2)通過使用高效抗氧劑及調(diào)整簡(jiǎn)體操作溫度，可防止及塑料,2005,22 (5):21-23.(上接第1頁)表1優(yōu)化計(jì)算數(shù)據(jù)作參數(shù)，在滿足優(yōu)化目標(biāo)最優(yōu)時(shí)使丙烷的組分回收率達(dá)到91.82%，實(shí)現(xiàn)了在減少能耗的同時(shí)，提高了丙烷的回收率。優(yōu)化變量1壓力(MPa) 0.5 0.71.1.3天然氣輕烴回收是一項(xiàng)巨大產(chǎn)業(yè)，而如何提高輕烴回收溫度(C) 3735333437率是實(shí)際生產(chǎn)過程中需要面對(duì)的一-項(xiàng)重要任務(wù)。 本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過對(duì)影響輕烴回收率的相關(guān)因素進(jìn)行研OPT (kJ/mol) 141.67 128.39 112.63 119.74 124.21究，得出以下結(jié)論:表2 LPG和輕油產(chǎn) 晶組成(mol%)(1 )空冷器雖然投資高，但將其用于油田的天然氣輕烴組分C，C2 C3 iC, nC， iC。 nCs C。CO2N2冷換設(shè)備中，既滿足節(jié)能環(huán)保的要求，又能提升天然氣輕烴回收率升。LPG 0 4.67 45.32 34.20 10.52 1.63 1.10 0.11 0 0(2)當(dāng)裝置總耗能和丙烷的回收組分之比達(dá)最小比值，輕油0 0 0.47 6.825.4918.1225.9441.45 00丙烷的回收率可達(dá)91.82%，實(shí)現(xiàn)了在提高丙烷回收率的同時(shí)減少能耗的目的。表3優(yōu)化后主要工藝操作參數(shù)操作參數(shù)溫度(C)壓力(MPa)[1] Dehghani, Kaveh, Ehrlich. Evaluation of Steam Injection低溫分離器-702.6Process in Light Oil Reservoir. 49016 -MS 1998 :279- -291.膨脹機(jī)出口-103[2] 付秀勇，對(duì)輕烴回收裝置直接換熱工藝原理的認(rèn)識(shí)與分析[M].石油與天然氣化工，2008-01-008 :18- -23.干氣增壓機(jī)進(jìn)口531.2[3]李仁科，提高輕烴回收率工藝參數(shù)研究[C].碩士.脫乙烷塔塔頂脫乙烷塔塔底1.1[4]黃禹忠，輕烴回收工藝過程模擬研究[C]. 碩士.液化氣塔塔頂液化氣塔塔底1391.4[5] H. A. Ferguson, S. A. Mehta. Oxidation Studies ofLight Hydrocarbons For Undertbalanced Dilling Safety. 2003- -226通過相關(guān)的優(yōu)化計(jì)算得出了回收裝置主要設(shè)備的優(yōu)化操2003.