張軍輝 白 聰

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 2.中國石油管道局工程有限公司天津分公司

天然氣液化與輕烴回收聯(lián)產(chǎn)工藝研究

張軍輝1白 聰2

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 2.中國石油管道局工程有限公司天津分公司

輕烴回收 LNG 混合制冷 聯(lián)產(chǎn)工藝

1 工藝流程

1.1 傳統(tǒng)工藝

DHX塔輕烴回收工藝如圖1所示，原料氣1利用混合制冷劑循環(huán)提供的冷量降溫后在低溫分離罐中分離出氣液兩相。液相4在冷箱中復(fù)熱后通入脫乙烷塔，氣相3通過吸收塔脫除部分C1、C2后，再通入脫乙烷塔進一步除去C1、C2。脫乙烷塔塔底液相6通入脫丁烷塔精餾得到液化石油氣和穩(wěn)定輕油。

MRC天然氣液化流程見圖2，天然氣利用制冷循環(huán)提供的冷量，初冷后分離出重烴，再經(jīng)深冷節(jié)流后形成液體，其壓力和溫度分別為100 kPa、-161 ℃。

1.2 聯(lián)產(chǎn)工藝

聯(lián)產(chǎn)工藝流程如圖3所示。工藝主要分為混合制冷劑制冷循環(huán)部分與天然氣液化、輕烴回收部分。

混合制冷劑17經(jīng)壓縮水冷后進入主冷箱降溫，然后將物流11通入至分離罐二，塔頂氣相13經(jīng)過冷箱和節(jié)流閥，逐級降溫后作為冷源為過冷箱提供冷量。液相12則通過節(jié)流閥降溫后與由過冷箱出來的制冷劑15混合后為主冷箱提供冷量，進行復(fù)熱。復(fù)熱后得到常溫常壓的混合制冷劑17，進而進入下一循環(huán)。

原料氣通過主冷箱降溫通入低溫分離器，氣相4進入吸收塔(DHX塔)，液相3通過冷箱升溫進入脫乙烷塔。重接觸塔塔頂出口氣相10通入過冷箱降溫，再通過節(jié)流閥降溫至-161 ℃后流進儲罐。脫乙烷塔塔頂氣相8通過冷箱降溫后作為重接觸塔的吸收劑，塔底液相9通入脫丁烷塔精餾得到液化石油氣和穩(wěn)定輕油。

2 流程模擬及分析

2.1 進料條件

為研究聯(lián)產(chǎn)工藝適用氣質(zhì)，依次按貧氣到富氣過渡，選取7組經(jīng)脫硫、脫碳、脫水處理后的不同組成氣樣作為原料氣，基于HYSYS在相同的進料條件(溫度為25 ℃，壓力(表壓)為2 800 kPa，流量為38.61×104m3/d)下考察傳統(tǒng)與聯(lián)產(chǎn)工藝差異。原料氣組成見表1。

表1 典型原料氣組成Table1 Compositionoffeedgasy/%C1C2C3i?C4n?C4i?C5n?C5C+6N2CO2氣樣196．750．990．490．490．490．390．290．080．020．00氣樣290．951．972．520．8791．560．670．570．550．330．00氣樣385．182．944．541．262．620．940．851．010．640．00氣樣480．223．956．631．672．701．221．141．490．960．00氣樣573．664．888．582．034．741．481．411．941．260．00氣樣667．905．8410．62．425．791．751．692．411．570．00氣樣762．206．7912．592．806．852．021．972．871．880．00

2.2 模擬流程

利用HYSYS軟件分別對7組氣質(zhì)的傳統(tǒng)工藝與聯(lián)產(chǎn)工藝流程進行模擬，模擬流程見圖4～圖6[7-9]。

兩種工藝均在相同操作參數(shù)下運行(見表2)。

2.3 結(jié)果與分析

7組氣樣分別通過兩種工藝得到的液化天然氣、液化石油氣及穩(wěn)定輕油組成如表3所示。

表2 主要操作參數(shù)Table2 Mainoperationparameters項目操作參數(shù)分離罐V?100入口溫度/℃-80脫乙烷塔塔板數(shù)/個10脫乙烷塔塔頂壓力/kPa1800脫乙烷塔塔底壓力/kPa1850脫丁烷塔塔板數(shù)/個12脫丁烷塔塔頂壓力/kPa1300脫丁烷塔塔底壓力/kPa1350LNG出口溫度/℃-161．6LNG出口壓力/kPa100空冷箱AC?101出口溫度/℃30空冷箱AC?103出口溫度/℃30冷凝器E?102出口溫度/℃10

一級LNG:

y(C1)/y(C2)≥0.85/(1-0.85)=5.67

(1)

二級LNG:

y(C1)/y(C2)≥0.75/(1-0.75)=3

(2)

式中：y(C1)為原料氣中C1的摩爾分數(shù)；y(C2)為原料氣中C2的摩爾分數(shù)。

表4 液化天然氣部分技術(shù)指標Table4 SometechnicalindicatorsofLNG%項目質(zhì)量指標一級二級y(C1) ≥8575y(C4) ≤1．52．0y(C+5) ≤0．10．5

對比表3中不同工藝的液化石油氣與穩(wěn)定輕油的組成情況可知，聯(lián)產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)工藝回收輕烴的組成相差不大。

在相同操作條件下，聯(lián)產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)工藝的模擬結(jié)果見表5。

由表5中兩種工藝模擬結(jié)果的對比可知，對于不同組成原料氣聯(lián)產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)工藝的C3收率、液化石油氣產(chǎn)量、穩(wěn)定輕油產(chǎn)量基本相同。同時，通過聯(lián)產(chǎn)工藝能有效減少單位能耗。

表3 產(chǎn)品組成對比Table3 Comparisonofproductioncompositiony/%氣樣1氣樣2氣樣3氣樣4氣樣5氣樣6氣樣7聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)傳統(tǒng)液化天然氣C197．9497．9197．1397．0295．6396．0593．9495．0892．0594．2589．9693．2188．0891．95C21．741．292．551．814．112．505．793．217．643．849．714．5911．565．51C30．250．420．260．870．161．110．111．350．081．480．041．70．011．97i?C40．050．200．000．110．000．100．000．110．000．110．000．120．000．13n?C40．010．130．000．120．000．120．000．100．000．150．000．170．000．19i?C50．000．040．000．010．000．010．000．010．000．010．000．020．000．02n?C50．000．020．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．01C+60．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00N20．000．000．060．060．120．100．170．130．230．160．290．190．340．22CO20．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00液化石油氣C10．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00C22．872．871．381．381．231．231．111．111．161．161．141．141．131．13C395．1395．1396．6296．6296．7796．7796．8996．8996．8496．8496．8696．8696．8796．87i?C41．851．851．741．741．701．701．761．761．661．661．651．651．641．64n?C40．150．150．260．260．300．300．240．240．340．340．350．350．360．36i?C50．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00n?C50．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00C+60．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00N20．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00CO20．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00穩(wěn)定輕油C10．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00C20．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00C30．550．550．550．550．550．550．550．550．550．550．550．550．550．55i?C426．7926．7919．9419．9417．9017．9019．0919．0816．4016．4016．1016．1015．8415．84n?C428．2128．2036．9636．9639．2839．2833．0133．0141．0041．0041．3241．3241．6441．64i?C522．8122．8115．8515．8514．1314．1315．0115．0112．8812．8812．5712．5712．3612．36n?C516．9616．9713．6513．6512．8612．8614．0214．0212．2712．2712．1412．1412．0512．05C+60．470．4713．0513．0515．2815．2818．3318．3316．8916．8917．3117．3117．5617．56N20．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00CO20．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．000．00

表5 聯(lián)產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)工藝模擬結(jié)果對比Table5 Comparisonofsimulationresultsbetweencogenerationprocessandconventionalprocess計算內(nèi)容以液化石油氣和輕油計算C3收率/%液化石油氣產(chǎn)量/(t·d-1)穩(wěn)定輕油產(chǎn)量/(t·d-1)液化率/%LNG產(chǎn)量/(t·d-1)能耗/(106kJ·h-1)單位能耗/(MJ·t-1)氣樣1聯(lián)產(chǎn)工藝89．532．8219．7756．07163．25101．06545．34傳統(tǒng)工藝88．632．8219．7767．93199．28120．88545．65氣樣2聯(lián)產(chǎn)工藝95．6418．6649．4476．01222．64132．62457．82傳統(tǒng)工藝95．3718．6649．4473．43217．28147．03516．13氣樣3聯(lián)產(chǎn)工藝99．1235．5678．6170．74209．65144．28446．42傳統(tǒng)工藝99．1035．5778．6159．92179．11154．27526．93氣樣4聯(lián)產(chǎn)工藝99．1552．7198．2367．12201．71156．72444．92傳統(tǒng)工藝99．1352．7198．2350．20151．56162．32537．22氣樣5聯(lián)產(chǎn)工藝96．9668．76136．7462．48190．64167．72423．83傳統(tǒng)工藝96．9568．75136．7438．17116．24168．41524．01氣樣6聯(lián)產(chǎn)工藝99．2785．29165．8358．07180．18182．99424．71傳統(tǒng)工藝99．2585．16165．8529．3190．26177．34520．15氣樣7聯(lián)產(chǎn)工藝99．08101．30194．8152．95166．76314．76680．34傳統(tǒng)工藝99．05101．44194．8121．7567．87302．83832．45 注：液化率=LNG摩爾流量/原料氣摩爾流量。

(3)

聯(lián)產(chǎn)工藝單位能耗平均降低比例：

(4)

式中：q聯(lián)n為第n組氣樣聯(lián)產(chǎn)工藝單位能耗，MJ/t;q傳n為第n組氣樣傳統(tǒng)工藝單位能耗，MJ/t。

3 結(jié) 論

綜合現(xiàn)有液化天然氣、輕烴回收工藝，提出了聯(lián)產(chǎn)方案，該工藝能在天然氣液化的同時進行輕烴回收。通過模擬、對比得出以下結(jié)論：

(2) 聯(lián)產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)工藝的C3收率、液化石油氣產(chǎn)量、穩(wěn)定輕油產(chǎn)量基本相等。

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Study on cogeneration of LNG and light hydrocarbon recovery process

Zhang Junhui1， Bai Cong2

1.CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Tianjin,China2.ChinaPetroleumPipelineEngineeringCorporationTianjinBranch,Tianjin,China

light hydrocarbon recovery, LNG, mixed refrigeration, cogeneration process

張軍輝(1985-)，男，工程師，現(xiàn)就職于中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，主要從事化學工程與工藝方面的工作。E-mail：zhangjh5@cnooc.com.cn

TE642

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2017.04.009

2017-01-10；

2017-04-06編輯：康 莉