宜賓大塔輕烴回收項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化①

朱 琳

(天津市振津工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司)

宜賓大塔輕烴回收項(xiàng)目建設(shè)地址位于四川省宜賓市，原料天然氣為宜賓大塔淺層油氣田氣。因原料氣中富含輕烴組分，對(duì)天然氣進(jìn)行綜合處理回收重組分可提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。另外，由于下游市場(chǎng)的需要，處理后的部分天然氣制成LNG產(chǎn)品銷(xiāo)售。因此，項(xiàng)目擬建設(shè)一座30×104m3/d的天然氣綜合處理裝置，并聯(lián)產(chǎn)10×104m3/d的液化天然氣。

DHX工藝又稱(chēng)為直接換熱工藝，由加拿大埃索資源公司(Esso Resources Canada Ltd.)于1984 年首先提出，在JudyCreek裝置上付諸實(shí)踐并獲得成功。該工藝在相同條件下可以將C3收率由原來(lái)的72%提高到95%[1-3]。國(guó)內(nèi)自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，新建的輕烴回收裝置普遍采用該工藝[4]。根據(jù)宜賓大塔輕烴回收項(xiàng)目原料氣的特點(diǎn)，該項(xiàng)目采用DHX工藝回收天然氣中的輕烴組分。因項(xiàng)目氣源及建廠的特殊要求，需要對(duì)典型的DHX工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。以下主要對(duì)該項(xiàng)目輕烴回收處理工藝設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行分析闡述。

1 氣源條件

該項(xiàng)目的天然氣來(lái)源于宜賓大塔淺層油氣田氣，由管道輸送至輕烴廠廠區(qū)。進(jìn)廠后經(jīng)過(guò)預(yù)處理凈化后的天然氣作為液化脫烴處理的原料氣。凈化氣量30×104m3/d的氣體組分見(jiàn)表1。

2 輕烴回收工藝流程確定

該項(xiàng)目工藝裝置計(jì)劃日處理天然氣30×104m3，其中10×104m3的天然氣液化生產(chǎn)LNG，其余20×104m3氣體凈化后用作外輸氣。外輸氣壓力根據(jù)當(dāng)?shù)毓芫W(wǎng)壓力確定。根據(jù)上述要求確定宜賓大塔輕烴回收項(xiàng)目工藝流程調(diào)整優(yōu)化的幾個(gè)主要方面如下：

(1) 由丙烷制冷系統(tǒng)和膨脹機(jī)提供冷量的流程調(diào)整為利用天然氣液化系統(tǒng)的制冷循環(huán)從液化系統(tǒng)主冷箱中獲取冷量。

(2) 根據(jù)產(chǎn)品要求，出DHX塔頂?shù)牡蜏馗蓺庖徊糠秩ヒ夯到y(tǒng)主冷箱深冷后制成LNG，另一部分經(jīng)過(guò)小冷箱和換熱器兩次回收冷量后用作外輸氣。

(3) 脫水單元再生氣取自外輸氣上游，根據(jù)外輸氣壓力及再生氣流程的阻力損失共同確定DHX塔操作壓力為2.85 MPa。

從DHX 塔塔底出來(lái)的凝液經(jīng)DHX塔底增壓泵送至板翅換熱器升溫后，進(jìn)入脫乙烷塔上部作為塔頂進(jìn)料。脫乙烷塔塔頂氣由板翅換熱器冷卻后進(jìn)入DHX塔塔頂，閃蒸后進(jìn)一步降低DHX塔塔頂?shù)臏囟纫蕴岣咻p烴的回收率。從脫乙烷塔塔底出來(lái)的產(chǎn)品進(jìn)入脫丁烷塔中部。在脫丁烷塔里脫乙烷產(chǎn)品被細(xì)分為L(zhǎng)PG和輕烴。塔底生產(chǎn)輕烴產(chǎn)品，經(jīng)輕烴冷卻器冷卻至常溫后輸送至罐區(qū)，塔頂氣體冷凝后一部分用作塔的回流，一部分作為L(zhǎng)PG產(chǎn)品輸送至儲(chǔ)罐。

3 工藝參數(shù)的優(yōu)化

3.1 操作壓力

根據(jù)外輸氣壓力及再生氣流程的阻力損失，共同確定DHX塔操作壓力為2.85 MPa。以DHX塔操作壓力為基礎(chǔ)，根據(jù)工藝流程估算上下游設(shè)備及管道操作壓力，見(jiàn)表2。

表2 工藝流程操作壓力

3.2 操作溫度

從液化系統(tǒng)主冷箱出來(lái)的天然氣(圖2中物流代號(hào)為3)是輕烴回收系統(tǒng)唯一的進(jìn)料，DHX塔操作壓力已確定，故進(jìn)料溫度是影響DHX塔分離效果的主要因素。經(jīng)HYSYS模擬凈化天然氣在不同溫度下進(jìn)入DHX塔，一方面對(duì)比產(chǎn)品、回收率和能耗的差異，另一方面根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際的原材料及產(chǎn)品價(jià)格對(duì)比實(shí)際核算后的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.1天然氣入DHX塔的溫度對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量的影響

如圖3和圖4所示，天然氣入塔溫度越低，外輸氣產(chǎn)量越低，輕烴的產(chǎn)量越大，LPG產(chǎn)量越小，但二者之和呈遞增趨勢(shì)。

3.2.2天然氣入DHX塔的溫度對(duì)產(chǎn)品收率及能耗的影響

3.2.3天然氣入DHX塔的溫度對(duì)項(xiàng)目收支的影響

如圖7所示，天然氣入塔溫度越低，能耗支出越高，產(chǎn)品收入越大。綜合后的收支差額隨入塔溫度的降低，先增加后減少。

4 結(jié) 論

(2) 操作參數(shù)的確定不但要考慮產(chǎn)品產(chǎn)量和收率，還要考慮能耗及運(yùn)行收支。根據(jù)圖1～圖7的分析，宜賓大塔輕烴回收項(xiàng)目選定-69.5 ℃作為天然氣進(jìn)DHX塔的溫度，其所獲得的經(jīng)濟(jì)效益最好。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐文淵，蔣長(zhǎng)安.天然氣利用手冊(cè)：第二版[M].北京：中國(guó)石化出版社，2006.

[2] 馬寧，周悅，孫源.天然氣輕烴回收技術(shù)的工藝現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].廣東化工，2010，37(10)：78-79.

[4] 周學(xué)深，孟凡彬.輕烴回收裝置中DHX工藝的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2002,13(6):62-65.