影響輕烴回收裝置效益的原因分析

胡繼承

江漢油田分公司江漢采油廠集輸大隊(duì)

影響輕烴回收裝置效益的原因分析

胡繼承

江漢油田分公司江漢采油廠集輸大隊(duì)

目前輕烴回收裝置運(yùn)行相對(duì)不穩(wěn)定，輕烴回收效率低。因此，要想使輕烴回收裝置的能耗降低，輕烴回收率提升，就必須在回收過(guò)程中設(shè)定適合輕烴回收的壓力與冷凝溫度，并且在對(duì)輕烴回收裝置的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定的時(shí)候，要對(duì)裝置能耗及丙烷以上的回收量進(jìn)行科學(xué)合理的綜合考慮?；诖?，文章就 影響輕烴回收裝置效益的原因進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望可以提供一個(gè)有效的借鑒，從而更好的保證輕烴回收裝置的效益。

輕烴回收裝置；影響原因；措施

1.影響輕烴回收裝置的因素分析

1.1 天然氣丙烷以上組分與壓力、冷凝溫度的影響關(guān)系

天然氣由于組分不同，它們?cè)趬毫?、溫度等條件一樣時(shí)，液化率也會(huì)不一樣。通常，天然氣含C3組分越多，液化率越高。但當(dāng)溫度降低、壓力增加時(shí)，液化率有所提升，這種增加并不成比例。液化率在低壓、高溫的環(huán)境下，有較大的增長(zhǎng)幅度，當(dāng)壓力不斷升高、溫度不斷下降時(shí)，二者液化率的增幅均會(huì)有所下降。因此，在裝置具有較低的操作壓力時(shí)，要想使輕烴回收率提升，就必須使溫度降低，但是溫度的降低給輕烴回收裝置的制冷能力帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

1.2 壓力、冷凝溫度對(duì)輕烴回收率的影響

丙烷以上組分的回收量上升的趨勢(shì)并不完全一樣，由圖1分析可以看出，在這個(gè)壓力范圍中，乙烷以下組分的增加是輕烴回收量增加的關(guān)鍵組成。在壓力是某個(gè)值時(shí)，輕烴回收量會(huì)隨著冷凝溫度的下降而呈現(xiàn)線性上升的趨勢(shì)，乙烷以下組分回收量的變化趨勢(shì)與此相似，丙烷以上組分的回收量在冷凝溫度低于-30℃的時(shí)候就不會(huì)隨著溫度的下降而增加。因此，要想保障輕烴回收裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，就不能無(wú)限制地降低冷凝溫度。

1.3 凝溫度、壓力對(duì)裝置的能耗分析

裝置總能耗隨著增壓機(jī)出口的壓力而增長(zhǎng)，當(dāng)壓力超過(guò)2.0MPa能耗的增長(zhǎng)幅度變慢，這是由于壓力越高，膨脹機(jī)回收的能量越多所致。以壓力為2.0MPa為例，隨著蒸發(fā)器出口溫度的降低，裝置總能耗呈逐漸增加趨勢(shì)，不同溫度范圍能耗的增長(zhǎng)幅度不同，由圖可見(jiàn)，溫度從10℃降到0℃的過(guò)程中，能耗增長(zhǎng)較快;當(dāng)冷凝溫度從0℃降到一15℃時(shí)，曲線斜率稍有起伏，但比較平穩(wěn)，能耗增長(zhǎng)幅度趨于緩和，溫度超過(guò)一15℃，曲線斜率開(kāi)始變化，當(dāng)溫度進(jìn)一步降低，低于一20℃時(shí)，曲線斜率變化劇烈，能耗增加變快，一20℃明顯是曲線的一個(gè)拐點(diǎn)，這是由于溫度越低，氟利昂制冷系統(tǒng)制造低品位冷量所需的功耗越大造成的。

輕烴回收裝置的壓力越高，其能耗越大。-15℃是3.0MPa曲線的拐點(diǎn)溫度，-20℃是2.0MPa曲線的拐點(diǎn)溫度，二者相比可知壓力越大，具有越高的拐點(diǎn)溫度。而對(duì)于1.40MPa曲線，沒(méi)有出現(xiàn)拐點(diǎn)，因此，1.40MPa對(duì)應(yīng)的能耗曲線基本上是直線。由上可知，回收裝置的壓力不一樣，其所對(duì)應(yīng)的拐點(diǎn)溫度也不一樣，要想使輕烴回收過(guò)程的能耗降至最低，就必須把各個(gè)壓力曲線的拐點(diǎn)溫度作為輕烴回收裝置的冷凝溫度。

2.改造輕烴回收裝置生產(chǎn)工藝的具體措施

2.1 改造原油伴生氣裝置的工藝流程

輕烴回收裝置中，原油伴生氣具有非常重要的作用，因此必須對(duì)原油伴生氣的裝置工藝進(jìn)行合理的改造。過(guò)濾式分離器將裝置內(nèi)的原油伴生氣中的水除去，同時(shí)也要除去原油伴生氣中存在的小部分烴和少量的固態(tài)雜質(zhì)，并將氣相注入二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)組。注意如果需要用到兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)必須使用并聯(lián)，使用二級(jí)復(fù)式壓縮機(jī)組對(duì)其進(jìn)行增壓。經(jīng)過(guò)冷卻之后，壓縮機(jī)出口處的氣體就可以進(jìn)入換熱器，如果使用兩臺(tái)以上的換熱器必須使用串聯(lián)。使用換熱器對(duì)其進(jìn)行頂冷，然后再將經(jīng)過(guò)頂冷的氣相輸入三相分離器，分離器能夠去除氣相中的小部分液態(tài)氫和冷凝水。之后再將其輸入換熱器進(jìn)行冷量回收，再將其外輸。使用換熱回收器來(lái)收集液相，對(duì)其進(jìn)行能量回收之后將其輸入脫乙烷塔，經(jīng)過(guò)塔頂氣換冷之后，得到干氣并進(jìn)行外輸。脫乙烷塔會(huì)對(duì)塔底的液相進(jìn)行2次分割，從而得到少量的輕烴和液化氣。

2.2 改造換熱器

換熱器的選擇對(duì)于改造輕烴回收裝置的生產(chǎn)工藝非常重要。一般使用氨制冷壓縮機(jī)作為輕烴回收的主要裝置，因此必須對(duì)其蒸發(fā)溫度和型號(hào)予以足夠的重視。要注意蒸發(fā)溫度是否合理，以及什么型號(hào)的壓縮機(jī)具有最好的冷凍效果等等。一般情況下干氣外輸?shù)臏囟燃s為21℃，蒸發(fā)溫度約為零下20℃至零下30℃。要對(duì)二者溫度的偏差進(jìn)行仔細(xì)的估量，然后進(jìn)行相應(yīng)的改造，使輕烴的收率得到提高。對(duì)于輕烴回收裝置中能量回收率較低的問(wèn)題，不僅要考慮到換熱器的型號(hào)，還要考慮到低溫部分的保溫效果，例如閥門、工藝管線等是否具有良好的保溫效果。當(dāng)前大部分的工藝管線都是用巖棉來(lái)進(jìn)行保溫，保溫效果不高，造成較多的能量流失，甚至造成周圍的結(jié)冰。因此應(yīng)該使用有良好的保溫效果的保溫材料，使裝置中的能耗得到進(jìn)一步降低。

2.3 改造制冷裝置

對(duì)制冷裝置的改善非常重要，是改造輕烴回收裝置生產(chǎn)工藝中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。首先，要對(duì)輕烴回收裝置中的淺冷裝置進(jìn)行改造，將氣壓的壓縮控制在1.2—1.SMPa之間，可以使用氨吸收制冷或者氨壓縮制冷的方式來(lái)進(jìn)行制冷。其次，通過(guò)冷卻油天氣的方式進(jìn)行輕烴的回收，并將溫度控制在零下19—25攝氏度之間。如需增加一套膨脹機(jī)組壓縮設(shè)備，就應(yīng)該對(duì)制冷的溫度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，一般以零下55—75℃為宜。這樣可以對(duì)淺冷干氣內(nèi)的干氣和液化氣進(jìn)行回收，不僅能夠使回收裝置改造的成本得到壓縮，還可以使輕烴回收裝置所產(chǎn)生的干氣內(nèi)產(chǎn)量得到大幅度的提高，將其提供給乙烯工業(yè)作為生產(chǎn)原料。

綜上對(duì)裝置液化率和能耗的影響因素分析可以得到，在壓力、冷凝溫度變化時(shí)，輕烴回收率的變化規(guī)律。因此在確定裝置的運(yùn)行參數(shù)時(shí)，要綜合考慮丙烷以上的收率和裝置的能耗。

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[3]袁宏偉.伴生氣輕烴回收裝置工藝設(shè)計(jì)[J].中國(guó)石油和化工，2016，S1：111.