轻烃回收装置收率计算与优化分析
Outline:
杨伟
,
叶帆
收稿日期：2011-05-19
作者简介：
杨伟：生于1980年8月，工程师，2004年毕业于西南石油学院油气储运专业，现任西北油田分公司塔河采油一厂天然气处理站指导员。电话：0996-4688085、18999620000，E-mail：
18999620000@189.cn.
摘要：对塔河油田50×104 m3/d轻烃回收装置某时间段进行了轻烃收率计算，并利用HYSYS软件对装置运行参数敏感性进行了分析，提出了装置运行优化措施。
关键词：塔河油田 轻烃回收 HYSYS
Yield Calculation and Optimization Analysis of Light Hydrocarbon Recovery Unit
Outline:
Yang Wei
,
Ye Fan
Northwest Oilfield Branch of SINOPEC, Urumqi 830011, Xinjiang
Abstract: The light hydrocarbon yield of 500×103 m3/d light hydrocarbon recovery device during a period of time in Tahe oilfield was calculated, plant operation parameters sensitivity was analyzed by using HYSYS software and plant operation optimization measures were proposed.
Key words:
Tahe oilfield light hydrocarbon recovery HYSYS
塔河油田东部区块伴生气汇集后进入塔河一号联轻烃站脱水脱烃处理，装置处理量为50×104 m3/d，商品有干气、稳定轻烃和液化石油气。天然气处理单元主要包括脱水单元、制冷单元、凝液分离单元，其中脱水单元采用分子筛脱水工艺，制冷单元采用膨胀机+丙烷辅助制冷工艺，凝液分离单元采用DHX(重接触塔)工艺。主要工艺流程为0.36 MPa的进站伴生气增压至2.85 MPa后，经丙烷辅助制冷和膨胀机制冷至-83 ℃后，再经DHX塔、脱乙烷塔、脱丁烷塔三塔分馏，生产出合格商品。
1 轻烃回收收率计算
1.1 组分分析
经检测2010年11月某日数据，塔河一号联轻烃站原料气中C3+组分摩尔分数为6.92%，干气中剩余C3+组分摩尔分数为0.48%，分析见表 1。
表 1
表 1 塔河一号联轻烃站原料气及干气组分分析 (y, %)
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表 1 塔河一号联轻烃站原料气及干气组分分析 (y, %)
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1.2 C3收率计算
利用CH4物料平衡方法计算[1]，见公式(1)、公式(2)。经计算X3原＝2.793，C3收率为86.73%。
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(1) |
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(2) |
式中：C3原为原料气中C3的体积分数；C1原为原料气中C1的体积分数；X3原为原料气在回收轻烃时C3原损失的体积分数；C3干为干气中C3的体积分数；C1干为干气中C1的体积分数。
1.3 C3+收率计算
C3+收率计算方法见公式(3)，经计算，塔河一号联轻烃站C3+收率为93.92%。
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(3) |
式中：Rz为摩尔综合收率或质量综合收率，%；F为原料气处理量，kmol/h；yj为j组分在原料气中的摩尔分数或质量分数；Di为规定组分范围内各组分在i产品中的总含量，其表达式为D= 
，kmol/h(Pi为i产品产量，kmol/h；xi, j为j组分在i产品中的摩尔分数)。
2 流程建立及分析
利用HYSYS软件，建立了塔河一号联轻烃站工艺流程，并进行了敏感性分析，工艺流程见图 1。
2.1 脱乙烷塔底重沸器温度分析
脱乙烷塔底重沸器温度对C3或C3+回收率的影响分析见表 2、图 2。从图表可以看出：随着脱乙烷塔底重沸器温度的升高，C3或C3+回收率降低。
表 2
表 2 不同脱乙烷塔底重沸器温度下C3或C3+回收率
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表 2 不同脱乙烷塔底重沸器温度下C3或C3+回收率
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2.2 低温分离器温度分析
低温分离器温度对C3或C3+回收率的影响分析见表 3、图 3。
表 3
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表 3 不同低温分离器温度下C3或C3+回收率
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从图 3、表 3可以看出：低温分离器温度越低，C3或C3+回收率越高；但低温分离温度过低，制冷系统负荷也将增加。
2.3 丙烷制冷后温度分析
按丙烷最低制冷温度在-30 ℃左右考虑，若能将现有的丙烷制冷温度等级由-20 ℃~-25 ℃降至-30 ℃左右，则低温分离器温度可达-53 ℃，C3回收率达到93.51%，C3+回收率达到96.95%。
2.4 膨胀机组膨胀后温度分析
膨胀机组膨胀后温度对C3或C3+回收率的影响分析见表 4、图 4。
表 4
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表 4 不同膨胀机出口温度下C3或C3+回收率
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从图 4、表 4可以看出：天然气膨胀后的温度越低，则重接触塔的分离效果越好，装置的C3或C3+回收率越高。因此，重接触塔必须提供足够高的冷量才能保证高的回收率。
3 优化措施
装置建成后，在不改变塔结构的条件下，降低丙烷制冷温度、低温分离器温度、天然气膨胀后的温度以及脱乙烷塔底重沸器温度，均有利于提高装置的C3或C3+回收率。经计算，优化条件下的C3收率可达93.51%~96.77%，C3+收率可达96.95%~98.48%。具体优化参数如下：
(1) 原料气经过冷箱1后的优化出口温度为-10 ℃~-12 ℃；
(2) 丙烷预冷后的优化温度为-30 ℃~-33 ℃；
(3) 低温分离器的最优分离温度为-51 ℃~-54 ℃；
(4) 膨胀机的最优出口温度为-85 ℃~-87.48 ℃；
(5) 脱乙烷塔底重沸器的最优温度约60 ℃左右。
2011, Vol. 40