姜 濤，金學坤，陳鳳娟

（1.新疆化工設計研究院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830006；2.新疆大學物理科學與技術學院，新疆 烏魯木齊 830046）

天然氣是一種烴類高效燃料，也是化工產(chǎn)業(yè)極其重要的原料，其主要成分是氣體烴類和少量的非烴類。哈薩克斯坦氣田伴生氣中含有40%以上的C3～C8組分，將其回收作為液化石油氣（C3、C4）及輕質(zhì)油（C5～C8）產(chǎn)品出售，會創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益；而且，凝液回收后會避免輸氣管道中出現(xiàn)兩相流，壓降減小。

1 設計基礎資料

氣體處理規(guī)模 250km3／d

年操作時間 8 000h

原料氣壓力 2.40～3.50MPa（G）

原料氣溫度 30℃

原料天然氣組成見表1。

表1 天然氣組分表（干基） %

2 工藝系統(tǒng)模擬計算

2.1 工藝方案的選擇

天然氣凝液回收的方法主要有冷凝分離法、油吸收法和吸附法三種，冷凝分離法是利用各組分的揮發(fā)度不同而將重烴與天然氣分離的過程；油吸收法是利用烴類的溶解度差異而進行分離，但是回收效率低；吸附法是利用吸附劑對烴類的選擇性吸附而達到分離的目的，適用于重烴含量少、處理量小的回收裝置。

本文研究的裝置規(guī)模較大，要求回收率高，結合項目的特點，選用冷凝分離法中的 “透平膨脹機制冷法”回收凝液，裝置主要包括天然氣脫酸脫水與天然氣凝液回收兩部分。

2.2 工藝流程說明

2.2.1 天然氣脫酸脫水部分

原料天然氣脫酸后經(jīng)段塞流捕集器、原料氣分離器分離出凝液后，進入分子篩干燥器，分出的凝液送入輕烴穩(wěn)定塔；原料氣經(jīng)分子篩干燥器脫水后，干氣控制含水低于1×10－6，出口原料氣經(jīng)粉塵過濾器后進制冷單元。其流程如圖1所示。

圖1 天然氣脫酸脫水部分流程圖

2.2.2 天然氣凝液回收部分

天然氣經(jīng)干燥凈化，冷卻至－40℃后，經(jīng)分離器分離，氣相進入膨脹機制冷至－75℃，液相經(jīng)換熱后進入脫乙烷塔。氣相膨脹后產(chǎn)生的兩相混合物送進低溫分離器分離，產(chǎn)生的液相經(jīng)增壓泵后進入脫乙烷塔頂部。脫乙烷塔底凝液經(jīng)凝液—輕烴換熱器進入輕烴穩(wěn)定塔，分離出液化氣和凝析油產(chǎn)品，其流程如圖2所示。

2.3 工藝過程模擬計算

本文的研究對象是以烴類為主的非極性體系，相平衡計算采用Peng－Robinson狀態(tài)方程比較合適。采用的計算模型主要有Radfrac嚴格法精餾模型、HeatX換熱器模型、Compr壓縮機模型及Pump輸送泵模型。計算過程采用Sensitivity及Optimization優(yōu)化工具對各塔理論塔板數(shù)、塔進料位置、塔溫、塔壓、塔頂回流比等操作參數(shù)進行優(yōu)化設計?；贏spen PLUS軟件的天然氣凝液回收裝置全流程模擬優(yōu)化計算結果如表2、表3所示。

由表2、3可知，回收液化氣7 716.1kg／h，占進裝置天然氣量的49.61%；回收凝析油1 268.05kg／h，占進裝置天然氣量的8.15%；凈化后天然氣量為6 147.6kg／h，占進裝置天然氣量的39.53%。

3 主要設備選型計算

運用Aspen PLUS軟件與EDR軟件，對塔器和換熱器進行核算，主要設備選型計算結果如表4所示。

4 裝置主要技術經(jīng)濟指標

對該項目進行初步投資估算與經(jīng)濟效益評價計算，結果如下。

項目總投資 12 800萬元

建設投資 10 880萬元

流動資金 1 920萬元

總（運行）成本 8 425萬元／a

總收入 14 850萬元／a

利潤總額 6 425萬元／a

投資回收期 3.2a（含建設期）

圖2 天然氣凝液回收部分流程圖

表2 天然氣脫酸脫水部分物料平衡表

表3 天然氣凝液回收部分物料平衡表

表4 主要設備選型計算表

5 結束語

本天然氣凝液回收裝置，初步設計布置占地約35×40m，建設期約12個月，處理后天然氣達到GB17820－1999中三類天然氣技術指標，液化氣符合GB11174－1997標準，凝析油達到GB9053－1998標準。項目具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，建議盡快按計劃實施。

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