高壓天然氣乙烷回收高效流程

蔣 洪 蔡棋成西南石油大學(xué)石油與天然氣學(xué)院

高壓天然氣乙烷回收高效流程

蔣 洪 蔡棋成
西南石油大學(xué)石油與天然氣學(xué)院

在對高壓凝析氣田氣回收乙烷及以上組分時，可利用的現(xiàn)有乙烷回收流程存在系統(tǒng)冷量過多、脫甲烷塔氣液分離效果差和系統(tǒng)能耗高等問題。在部分干氣循環(huán)工藝(RSV)的基礎(chǔ)上，提出一種高壓天然氣的乙烷回收高效流程(HPARV)。該流程在RSV工藝的基礎(chǔ)上增加了1臺高壓吸收塔，吸收塔與脫甲烷塔的操作壓力相互獨(dú)立，既保證了較高的乙烷回收率，又降低了外輸干氣的再壓縮功率。HPARV工藝有效解決了傳統(tǒng)RSV乙烷回收流程系統(tǒng)能耗高、對高壓原料氣適應(yīng)性不強(qiáng)和脫甲烷塔氣液分離效率差等問題。研究實(shí)例表明，當(dāng)原料氣壓力大于7.0 MPa時，HPARV工藝對原料氣氣質(zhì)組分變化及原料氣壓力變化均具有較好的適應(yīng)性，乙烷回收率高達(dá)93%以上。與相同乙烷回收率下的RSV工藝相比，HPARV工藝能大幅度降低乙烷回收裝置的綜合能耗。

高壓天然氣 凝液回收 吸收塔 乙烷回收工藝 低溫冷凝法

隨著凝析氣田在世界范圍內(nèi)的開發(fā)比例逐年增大，天然氣凝液回收得到國內(nèi)各大油田的重視，并成為各大油田新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。目前，國內(nèi)凝析氣田油氣處理廠的油氣資源尚未得到合理利用，高壓凝析氣田均未對乙烷產(chǎn)品進(jìn)行回收，故缺乏凝析氣田乙烷回收經(jīng)驗(yàn)。因此，為了對凝析氣田進(jìn)行高效開發(fā)，有效利用油氣資源，以提高凝液回收率、降低系統(tǒng)能耗為目標(biāo)，需要開展對凝析氣田乙烷回收高效處理工藝及流程的研究。本研究通過對國外典型乙烷回收流程進(jìn)行適應(yīng)性分析，發(fā)現(xiàn)可利用的現(xiàn)有乙烷回收流程并不適用于7.0 MPa以上的高壓凝析氣田氣，故在此基礎(chǔ)上提出一種針對高壓天然氣的乙烷回收高效流程，對于推動我國高壓凝析氣田乙烷回收工藝的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)凝析氣田高效、經(jīng)濟(jì)開發(fā)具有一定意義。

1 國內(nèi)外乙烷回收流程

由于回收天然氣中的乙烷所需要的冷凝溫度較低，國內(nèi)外運(yùn)行凝液回收裝置大都采用膨脹機(jī)制冷工藝、外部冷劑循環(huán)制冷工藝或冷劑預(yù)冷與膨脹機(jī)聯(lián)合制冷的低溫分離工藝[1-4]。目前，我國已運(yùn)行的乙烷回收裝置較少，均對油田伴生氣進(jìn)行乙烷回收，而針對壓力較高的凝析氣尚無乙烷回收裝置。由于油田伴生氣氣質(zhì)較富，國內(nèi)油田多數(shù)采用液體過冷工藝(Liquid Subcooled Process，以下簡稱LSP)[5-10]。與常規(guī)單級膨脹制冷工藝(Typical Industry-Standard Stage Plant，以下簡稱ISS)相比，該流程利用原料氣過冷所產(chǎn)生的低溫液相為脫甲烷塔塔頂提供回流，從而提高乙烷回收率。但由于回流液液相組成較富和原料氣中CO2對制冷深度的限制問題，故乙烷回收率一般在85%左右。若要進(jìn)一步提高乙烷回收率，會造成系統(tǒng)能耗大幅上升[11]。

國外乙烷回收工藝技術(shù)較為先進(jìn)，在節(jié)能降耗、提高收率與合理利用油氣資源等方面均取得了較為顯著的成就[12]。例如美國Ortloff、美國IPSI、英國Costain Oil Gas Process等油氣公司開發(fā)出了許多乙烷回收工藝。目前，國外應(yīng)用較廣泛的乙烷回收工藝主要有氣體過冷工藝(Gas Subcooled Process，以下簡稱GSP)、部分干氣循環(huán)工藝(Recycle Split-Vapor process，以下簡稱RSV工藝)、部分干氣再循環(huán)強(qiáng)化工藝(Recycle Split-Vapor with Enrichment process，以下簡稱RSVE工藝)、高壓吸收工藝(High Pressure Absorber process，以下簡稱HPA工藝)和高壓吸收冷凝回流工藝(High Pressure Absorber Condensation Reflux process，以下簡稱HPACR工藝)等[13-17]。其中，RSV工藝采用一股外輸干氣過冷回流進(jìn)入脫甲烷塔頂部。該工藝通過調(diào)節(jié)干氣回流量調(diào)節(jié)乙烷收率，可使乙烷回收率達(dá)到較高水平，且對原料氣氣質(zhì)適應(yīng)性也較強(qiáng)。從20世紀(jì)90年代末至今，國外已有數(shù)10套乙烷回收裝置采用RSV工藝[18-19]。

國內(nèi)外凝液回收裝置正朝著增加制冷深度、提高凝液回收率、降低系統(tǒng)能耗、裝置大型化、減少投資與增強(qiáng)工藝適應(yīng)性的方向發(fā)展。隨著我國天然氣工業(yè)的發(fā)展以及凝液回收關(guān)鍵設(shè)備制造水平的提高，國內(nèi)也開始重視對凝析氣田乙烷回收裝置的研究建設(shè)，以提高氣田資源利用率。

2 現(xiàn)行典型乙烷回收流程分析

國內(nèi)外乙烷回收工藝流程種類較多，目前比較具有代表性的高效乙烷回收工藝是美國Ortloff公司的RSV工藝[20-21]。RSV工藝是在GSP工藝的基礎(chǔ)上，將外輸氣壓縮機(jī)出口的部分高壓干氣與脫甲烷塔塔頂氣換熱冷凝后，節(jié)流閃蒸進(jìn)入脫甲烷塔頂部提供回流?；亓鞯耐廨敻蓺?幾乎為純CH4)可對塔頂氣相進(jìn)行精餾，最大限度地減少乙烷和較重組分在塔頂?shù)膿p失[22]。該工藝適用于壓力大于4.0 MPa的原料氣，乙烷回收率高且投資較低，對原料氣氣質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)[23]。典型的RSV乙烷回收工藝流程如圖1所示。

在對RSV工藝進(jìn)行適應(yīng)性模擬的過程中發(fā)現(xiàn)，隨著原料氣壓力的增加(超過7.0 MPa)和外輸氣壓力要求的升高(大于6.0 MPa)，造成外輸氣再壓縮功顯著增加和乙烷回收裝置系統(tǒng)能耗增加。一個高效經(jīng)濟(jì)乙烷回收裝置的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是在保證較高乙烷回收率的前提下，最大程度地降低外輸氣再壓縮功率消耗，這就要求脫甲烷塔在較高的壓力下運(yùn)行。圖2為RSV工藝在不同壓力下運(yùn)行時脫甲烷塔塔底液相壓力-焓值示意圖，當(dāng)脫甲烷塔操作壓力過高，脫甲烷塔氣液相易接近臨界點(diǎn)A。在臨界條件下，脫甲烷塔塔底氣液兩相焓值相等，熱力學(xué)性質(zhì)相似，氣液分離效率變差[24]。這會造成凝液裝置的乙烷回收率明顯下降，達(dá)不到預(yù)期的高乙烷回收率要求。當(dāng)脫甲烷塔操作壓力超過2.76～3.10 MPa，其塔底溫度易高于原料進(jìn)氣溫度，脫甲烷塔塔底重沸器負(fù)荷升高，需增加外部熱源供給，會增加凝液回收裝置能耗[25]。同時，脫甲烷塔的建設(shè)費(fèi)用將大幅增加。

因此，脫甲烷塔操作壓力不宜過高，適宜的壓力為1.38 ～2.76 MPa[26]。在此壓力范圍內(nèi)，當(dāng)原料氣進(jìn)氣壓力高于7.0 MPa時，原料氣通過膨脹機(jī)的壓降△p(△p=膨脹機(jī)入口原料氣壓力-膨脹機(jī)出口原料氣壓力)比滿足乙烷回收率目標(biāo)所要求的壓降大得多，膨脹機(jī)組膨脹比過大。這會造成設(shè)備投資成本增大、系統(tǒng)冷量過剩、脫甲烷塔塔底重沸器負(fù)荷大和系統(tǒng)能耗顯著增加等問題。經(jīng)過上述分析，現(xiàn)行典型乙烷回收工藝并不適用于從高壓凝析氣中回收乙烷產(chǎn)品。

3 高壓天然氣的乙烷回收高效流程

為了克服目前乙烷回收工藝在高壓進(jìn)氣條件下的不足，降低天然氣凝液回收裝置的系統(tǒng)能耗，提高現(xiàn)有工藝對不同原料氣的適應(yīng)性。研究吸收了部分干氣循環(huán)工藝(RSV)的優(yōu)點(diǎn)，并在該基礎(chǔ)上開發(fā)出一種針對進(jìn)氣壓力高于7.0 MPa的高壓天然氣乙烷回收工藝，即高壓吸收氣相回流工藝(High Pressure Absorber Recycle Vapor process，以下簡稱HPARV工藝)。HPARV工藝流程如圖3所示。

由圖3可知，HPARV工藝的特征是在RSV工藝的基礎(chǔ)上增加了吸收塔C1、小型脫甲烷塔塔頂壓縮機(jī)K2以及優(yōu)化了原有流程換熱網(wǎng)絡(luò)。原料氣預(yù)冷后進(jìn)入低溫分離器，分離出氣相過冷后的氣液混合物分成兩股，一股進(jìn)入脫甲烷塔上部(約占過冷氣相摩爾分?jǐn)?shù)的20%)，另一股進(jìn)入高壓吸收塔上部(約占過冷氣相摩爾分?jǐn)?shù)的80%)。高壓吸收塔塔頂氣相回收冷量后增壓外輸，塔底液相節(jié)流過冷后進(jìn)入脫甲烷塔中部。脫甲烷塔塔頂氣相回收冷量后先增壓并與高壓吸收塔塔頂氣相混合，再增壓外輸。部分外輸氣循環(huán)過冷回流，過冷后的氣液混合物分成兩股，一股進(jìn)入脫甲烷塔塔頂提供冷凝回流(約占回流氣相摩爾分?jǐn)?shù)的32%)，另一股進(jìn)入高壓吸收塔塔頂提供冷凝回流(約占回流氣相摩爾分?jǐn)?shù)的68%)。脫甲烷塔塔底低溫凝液去脫乙烷塔分餾，得到乙烷產(chǎn)品。

HPARV工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 在RSV工藝的基礎(chǔ)上增加了1臺高壓吸收塔C1。高壓吸收塔塔壓與脫甲烷塔塔壓不能相差太大，否則會增加脫甲烷塔塔頂氣壓縮機(jī)K2的能耗。故控制高壓吸收塔C1的壓力比脫甲烷塔C2的壓力高0.5～1.5 MPa。采用高壓吸收塔合理控制低溫分離器氣相膨脹節(jié)流的壓降△p，既能保證較高的乙烷回收率，又能將外輸氣再壓縮能耗降到最低。使得脫甲烷塔在較低壓力下運(yùn)行穩(wěn)定，防止冷量過剩，提高系統(tǒng)對高壓原料氣氣質(zhì)的適應(yīng)性。吸收塔與脫甲烷塔的操作壓力相互獨(dú)立，吸收塔壓力可根據(jù)原料氣壓力設(shè)定。

(2) HPARV工藝具有很高的乙烷回收率。部分外輸干氣回流換熱、過冷后作為塔頂?shù)睦淠亓?，分別進(jìn)入吸收塔和脫甲烷塔頂部。過冷干氣對吸收塔與脫甲烷塔塔頂氣相進(jìn)行精餾，最大限度地減少乙烷和重組分在脫甲烷塔和吸收塔塔頂?shù)膿p失量，有效提高了乙烷回收率。通過調(diào)節(jié)外輸干氣回流量可使乙烷回收率達(dá)93%以上。

(3) HPARV工藝綜合能耗低。設(shè)置高壓吸收塔能大幅降低脫甲烷塔塔頂氣相壓縮機(jī)K2與外輸氣壓縮機(jī)K3的軸功率。流程中大部分低溫分離器氣相(摩爾分?jǐn)?shù)90%以上)通過膨脹或節(jié)流后進(jìn)入高壓吸收塔，僅有少量氣相(摩爾分?jǐn)?shù)10%以下)節(jié)流調(diào)壓后進(jìn)入脫甲烷塔，這部分氣相需增壓與高壓吸收塔塔頂氣相混合后去外輸氣增壓單元。與現(xiàn)行乙烷回收工藝相比，HPARV工藝中脫甲烷塔塔頂出來的氣相量很少，故脫甲烷塔塔頂壓縮機(jī)K2能耗低。同時，脫甲烷塔與吸收塔塔頂?shù)幕旌蠚獾膲毫^高，可有效降低外輸氣壓縮機(jī)K3的能耗。

(4) 對系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。在典型RSV乙烷回收流程的換熱網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行優(yōu)化，HPARV工藝將脫甲烷塔塔底出來的低溫凝液產(chǎn)品依次和回流干氣、原料氣進(jìn)行換熱，有效提高了系統(tǒng)冷熱利用率，回收了脫甲烷塔塔底低溫凝液產(chǎn)品的冷量。同時，換熱能夠充分利用原料氣的熱能，提高凝液產(chǎn)品進(jìn)入脫乙烷塔的溫度，降低脫乙烷塔塔底重沸器負(fù)荷，從而降低了系統(tǒng)的綜合能耗。當(dāng)原料氣壓力低于7.0 MPa時，為了達(dá)到較高的乙烷回收率，可降低HPARV工藝吸收塔C1的壓力，去除脫甲烷塔塔頂氣相壓縮機(jī)K2，啟用吸收塔塔底泵P1。經(jīng)過簡單的改造，HPARV工藝的乙烷回收率仍能達(dá)到93%以上。但在原料氣壓力低于7.0 MPa時，HPARV工藝與RSV工藝相比，流程節(jié)能優(yōu)勢不再明顯。改造后的HPARV工藝流程見圖4。

表1 貧氣與富氣的氣質(zhì)組成(干基)Table1 Compositionofpoorgasandrichgas(drybasis)y,% 貧氣C1C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C688.28837.40741.50150.30030.31030.13010.09010.1502C7C8C9C10C+11N2CO2H2O0.20020.18020.05010.02000.00001.02100.35040.0000富氣C1C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C686.19537.26253.15300.66030.61550.13090.08560.1219C7C8C9C10C+11N2CO2H2O0.24420.15500.05420.02210.01940.91480.36530.0000

4 HPARV工藝模擬與分析

通過對典型乙烷回收工藝的模擬分析，在RSV乙烷回收工藝的基礎(chǔ)上，提出了高壓進(jìn)氣條件下乙烷回收率更高、操作穩(wěn)定性更強(qiáng)、系統(tǒng)熱集成更優(yōu)的HPARV乙烷回收高效工藝流程。采用HYSYS軟件對HPARV工藝進(jìn)行模擬，通過與RSV工藝進(jìn)行對比，從高壓原料氣的氣質(zhì)和壓力兩個方面對該工藝進(jìn)行分析評價。

4.1 高效工藝對氣質(zhì)組成的適應(yīng)性研究

為了研究氣質(zhì)組成對HPARV工藝的影響，采用較貧和較富的兩種氣質(zhì)對HPARV工藝進(jìn)行模擬分析。原料氣進(jìn)處理裝置的壓力(G)為8.5 MPa，溫度40 ℃，處理量400×104m3/d。其中較貧的氣質(zhì)中C3+組分含量相對較少，較富的氣質(zhì)中C3+組分含量相對較多，兩種氣質(zhì)組成見表1。

將選定的貧氣和富氣分別采用HPARV工藝和RSV工藝進(jìn)行模擬分析。工藝模擬分析計(jì)算中的熱力學(xué)模型選用Peng-Robinson方程，換熱器選用板翅式換熱器，膨脹機(jī)組膨脹端絕熱效率為85%，壓縮端絕熱效率為75%。模擬結(jié)果見表2。

由表2可知：①對于較貧氣質(zhì)和較富氣質(zhì)，HPARV工藝均能達(dá)到較高的乙烷回收率(93%以上)；②當(dāng)乙烷回收率為93.2%時，較貧氣質(zhì)采用HPARV工藝的主體裝置綜合能耗與RSV工藝相比降低了15.7%；當(dāng)乙烷回收率為93.2%時，較富氣質(zhì)采用HPARV工藝的主體裝置綜合能耗與RSV工藝相比降低了6.8%；③HPARV工藝對原料氣氣質(zhì)的適應(yīng)性較強(qiáng)，對于較貧和較富的高壓原料氣，HPARV工藝均具有較高的乙烷回收率，與RSV工藝相比，在相同的乙烷回收率下，大幅降低了系統(tǒng)能耗。

表2 不同原料氣組成HPARV工藝和RSV工藝的模擬結(jié)果Table2 SimulationresultsofHPARVandRSVprocesseswithdifferentfeedgascomposition原料氣氣質(zhì)貧氣富氣乙烷回收工藝HPARVRSVHPARVRSV外輸干氣回流比0.1340.0850.1530.098干氣外輸壓力(G)/MPa6.56.56.56.5低溫分離器溫度/℃-30.05-28.97-26.57-18.07膨脹機(jī)出口壓力/MPa3.352.753.352.70溫度/℃-71.47-77.48-66.59-67.21高壓吸收塔壓力/MPa3.3-3.3-塔頂溫度/℃-90.98--90.80-脫甲烷塔壓力/MPa2.752.702.602.65塔頂溫度/℃-97.04-96.45-98.50-96.88外輸壓縮機(jī)功率/kW3949474641894604分子篩再生熱負(fù)荷/kW2471247125572557脫乙烷塔熱負(fù)荷/kW1712313624903111脫丙丁烷塔熱負(fù)荷/kW103492121801937乙烷收率/%93.21893.22093.21393.207丙烷收率/%99.94299.91399.93599.943乙烷產(chǎn)品量/(kg·h-1)15233152531554914910LPG產(chǎn)品量/(kg·h-1)702171181416414738穩(wěn)定輕烴產(chǎn)品量/(kg·h-1)5150507547414734主體裝置綜合能耗/(106MJ·a-1)716849817877主體裝置綜合能耗降低率/%-15.7-6.8 注:1.裝置綜合能耗主要包括分子篩脫水、脫乙烷塔、脫丙丁烷塔熱負(fù)荷,外輸氣壓縮機(jī)、脫甲烷塔頂氣壓縮機(jī)、丙烷制冷壓縮機(jī)及泵功耗。2.綜合能耗降低率是指HPARV工藝的綜合能耗為基準(zhǔn)。

4.2 高效工藝對原料氣壓力的適應(yīng)性研究

為了研究原料氣壓力對HPARV工藝的影響，采用不同壓力的較貧原料氣對HPARV工藝進(jìn)行模擬分析。原料氣處理量為400×104m3/d，其中較貧原料氣氣質(zhì)見表1，干氣外輸壓力為6.5 MPa。當(dāng)原料氣壓力分別為6.0～9.0 MPa時，HPARV工藝和RSV工藝的模擬結(jié)果對比見表3。

表3 不同壓力原料氣HPARV工藝和RSV工藝的模擬結(jié)果Table3 SimulationresultsofHPARVandRSVprocessesforfeedgasatdifferentpressure原料氣壓力(G)/MPa6.07.08.09.0原料氣溫度/℃28.632.736.540.0乙烷回收工藝HPARVRSVHPARVRSVHPARVRSVHPARVRSV低溫分離溫度/℃-37.00-20.49-31.96-24.86-31.12-24.49-28.85-16.54膨脹機(jī)出口壓力/MPa2.652.483.052.733.292.753.452.85溫度/℃-71.77-61.94-68.88-67.92-70.56-72.42-71.27-70.02高壓吸收塔壓力/MPa2.6-3.0-3.24-3.4-塔頂溫度/℃-96.95--93.36--91.43--90.19-脫甲烷塔壓力/MPa2.22.432.462.682.72.72.82.8塔頂溫度/℃-103.16-98.95-100.4-96.63-97.76-96.52-96.49-95.84乙烷收率/%93.03193.03093.15393.14993.24393.24293.21393.212丙烷收率/%99.84699.99199.95999.95999.94299.93399.93499.942外輸壓縮機(jī)功率/kW59115843450148864125460237954263分子篩再生熱負(fù)荷/kW24562456245624562456245624562456脫乙烷塔熱負(fù)荷/kW19853035204530072188305822083048脫丙丁烷塔熱負(fù)荷/kW1073808107290910679181060909乙烷產(chǎn)品量/(kg·h-1)1499814734150851496315161150951515115043LPG產(chǎn)品量/(kg·h-1)70467088708571147119716371527238穩(wěn)定輕烴產(chǎn)品量/(kg·h-1)34773445403040044651460853215238主體裝置綜合能耗/(106MJ·a-1)849871785857749828714791主體裝置綜合能耗降低率/%-2.5-8.4-9.5-9.8 注:1.裝置綜合能耗主要包括分子篩脫水、脫乙烷塔和脫丙丁烷塔熱負(fù)荷,外輸氣壓縮機(jī)、脫甲烷塔塔頂氣壓縮機(jī)、丙烷制冷壓縮機(jī)及泵的功耗。2.綜合能耗降低率是指HPARV工藝的綜合能耗為基準(zhǔn)。

由表3可知：

(1) 當(dāng)原料氣壓力大于7.0 MPa時，通過調(diào)整HPARV工藝的高壓吸收塔壓力和外輸干氣回流比，HPARV工藝均具有較高的乙烷回收率，高達(dá)93%以上。通過調(diào)節(jié)外輸干氣回流量，HPARV工藝在6 MPa時仍能達(dá)到93%以上，且較RSV工藝的節(jié)能效果更好。

(2) 原料氣壓力分別為7 MPa、8 MPa、9 MPa時，與相同乙烷回收率下的RSV工藝相比，HPARV工藝的裝置綜合能耗分別降低了8.4%、9.5%及9.8%，節(jié)能降耗效果明顯。但當(dāng)原料氣壓力為6 MPa時，HPARV工藝的裝置綜合能耗僅比RSV工藝降低了2.5%，說明當(dāng)原料氣壓力在7 MPa以下時，采用HPARV工藝不再具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢。

(3) 當(dāng)原料氣壓力高于7.0 MPa時，隨著原料氣壓力的升高，HPARV工藝的節(jié)能優(yōu)勢越來越顯著。

5 結(jié) 論

(1) 本研究綜合了RSV工藝的優(yōu)點(diǎn)，利用高壓吸收、外輸氣回流過冷和換熱網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了HPARV高效乙烷回收工藝-高壓吸收氣相回流工藝。HPARV工藝具有乙烷回收率高、系統(tǒng)能耗低的優(yōu)點(diǎn)。

(2) HPARV工藝在RSV工藝的基礎(chǔ)上增加了1臺高壓吸收塔，高壓吸收塔壓力比脫甲烷塔壓力高0.5～1.5 MPa。采用高壓吸收塔合理控制低溫分離器氣相膨脹節(jié)流的壓降△p，既能保證乙烷回收率，又能提高工藝對原料氣氣質(zhì)的適應(yīng)性，還能將外輸氣再壓縮能耗降到最低。確保脫甲烷塔運(yùn)行穩(wěn)定，防止系統(tǒng)冷量過剩。

(3) HPARV工藝特別適用于原料氣壓力高于7 MPa且原料氣氣質(zhì)較貧情況下的高壓天然氣乙烷回收。在原料氣壓力高于7.0 MPa且氣質(zhì)較貧時，與相同乙烷回收率下的RSV工藝相比，HPARV工藝的裝置綜合能耗降低8.0%以上，表明在高壓進(jìn)氣條件下，HPARV工藝節(jié)能效果顯著。

[1] 蔣洪, 何愈歆, 王軍. 高壓吸收塔工藝回收天然氣凝液的模擬分析[J]. 天然氣化工(C1化學(xué)與化工), 2011, 36(3): 7-11.

[2] 李昱江. 凝析氣田天然氣處理工藝技術(shù)研究[D]. 青島: 中國石油大學(xué)(華東), 2013.

[3] 朱聰, 蔣洪, 雷利. 膨脹機(jī)制冷天然氣凝液回收流程模擬[J]. 石油與天然氣化工, 2005, 34(5): 361-362.

[4] 黃禹忠. 輕烴回收工藝過程模擬研究[D]. 成都: 西南石油學(xué)院, 2004.

[5] 黃思宇. 含CO2天然氣乙烷回收工藝研究[D]. 成都: 西南石油大學(xué), 2015.

[6] 張勇, 武艷, 范冠軍, 等. 大型輕烴回收工藝的應(yīng)用與優(yōu)化[J]. 化工時刊, 2007, 21(9): 24-27.

[7] 李建剛. 中原油田第三氣體處理廠改擴(kuò)建工程技術(shù)總結(jié)[J]. 石油與天然氣化工, 2002, 31(2): 63-66.

[8] 王麗賢, 何波, 孫德鵬, 等. 大慶油田輕烴增產(chǎn)潛力分析[C]//中國石油學(xué)會第六屆青年學(xué)術(shù)年會論文集. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2009: 1-4.

[9] 王修康, 張輝, 顏世潤, 等. 具有先進(jìn)深冷工藝技術(shù)的大型NGL回收裝置[J]. 天然氣工業(yè), 2003, 23(6): 133-135.

[10] 于海迎. 油田氣深冷技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用[J]. 油氣田地面工程, 2008, 27(5): 3-4.

[11] 諸林. 天然氣加工工程[M]. 2版. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2008: 259-261.

[12] Ortloff Engineers, Ltd. Ortloff NGL LPG recovery CO2separation and sulfur recovery technologies[EB/OL]. https://www.uop.com/?document=uop-ortloff-ngl-lpg-and-sulfur-recovery-technologies&download=1.

[13] 王遇冬, 王璐. 我國天然氣凝液回收工藝的近況與探討[J]. 石油與天然氣化工, 2005, 34(1): 11-13.

[14] MESFIN G, SHUHAIMI M, MOONYONG L. A performance study for representative natural gas liquid (NGL) recovery processes under various feed conditions[C]//Proceedings of the 6th International Conference on Process Systems Engineering. Kuala Lumpur, Computers & Chemical Engineering, 2013: 6.

[15] GETU M, MAHADZIR S, LONG N V D, et al. Techno-economic analysis of potential natural gas liquid (NGL) recovery processes under variations of feed compositions[J]. Chemical Engineering Research and Design, 2013, 91(7): 1272-1283.

[16] PROCESSING H. 2012 Gas Processes Handbook[M]. Houston: Gulf Publishing Company, 2012.

[17] PITMAN R N, HUDSON H M, WILKINSON J D, et al. Next generation processes for NGL/LPG recovery[C]//Presented at the 77th Annual Convention of the Gas Processors Association. Tulsa, OK, United States: Gas Processors Association, 1998.

[18] 扈海莉. YM凝析氣田天然氣凝液回收流程模擬與優(yōu)化[D]. 成都: 西南石油大學(xué), 2014.

[19] FOGLIETTA J H, HADDAD H, MOWREY E R, et al. Cryogenic process utilizing high pressure absorber column: US6712880[P]. 2004.

[20] LYNCH J T, MCCANN J P, CARMODY P. Retrofit of the Amerada Hess sea robin plant for very high ethane recovery[C]//Gas Processors Association 84th Annual Convention. San Antonio TX: Gas Processors Association, 2005.

[21] Ortloff Engineers, Ltd. Gas processing plants licensed to use ortloff technology[EB/OL]. (2014-04-18). http://www.ortloff.com/files/GasPPLicAll.pdf.

[22] 蔣洪, 何愈歆, 楊波, 等. 天然氣凝液回收工藝RSV流程的模擬與分析[J]. 天然氣化工, 2012, 37(2): 65-68.

[23] CAMPBELL R E, WILKINSON J D, HUDSON H M. Hydrocarbon gas processing: US5568737A[P]. 1996-10-29.

[24] 黃思宇, 蔣洪, 巴璽立, 等. 英買天然氣處理裝置提高丙烷收率工藝改進(jìn)研究[J]. 石油與天然氣化工, 2015, 44(4): 1-7.

[25] ROSS M E, FOGLIETTA J H. Efficient, high recovery of liquids from natural gas utilizing a high pressure absorber[C]//Proceedings of the 81st Annual Convention of the Gas Processors Association. Dallas, Texas, 2002: 12.

[26] Gas Processors Suppliers Association. Engineering Data Book[M]. 13th Ed. Gas Processors Suppliers Association, Canada: Energy Processing, 2012: 423.

High efficiency process of ethane recovery for high-pressure natural gas

Jiang Hong, Cai Qicheng
CollegeofOilandGasEngineering,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan,China

The existing ethane recovery processes have many problems including high cooling capacity of the system, poor gas liquid separation effect and high system energy consumption when the ethane and above components are recovered in the high-pressure condensate gas field. In this paper, a high-pressure natural gas recovery (HPARV) process basing on recycle split-vapor (RSV) process was proposed. Basing on the RSV process, a high-pressure absorber was added to the process. The operating pressure was independent of the absorber and the demethanizer. Accordingly, the higher ethane recovery rate was guaranteed, and the compression power of the transmission dry gas was reduced. The HPARV process of ethane recovery could effectively solve the problems of high energy consumption, poor adaptability to high pressure feed gas and poor gas-liquid separation efficiency of the demethanizer of traditional RSV ethane recovery process system. The study results showed that HPARV ethane recovery process had strong adaptability to the change of feed gas composition and pressure, and the recovery rate of ethane was more than 93% when the gas pressure was greater than 7.0 MPa. The HPARV process could also greatly reduce the comprehensive energy consumption of ethane recovery unit compared with the RSV process which had the same ethane recovery rate.

high-pressure natural gas, condensate recovery, absorber, ethane recovery process, low-temperature condensation method

蔣洪(1965-)，男，四川武勝人，西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院副教授，主要從事油氣田凝液回收和含汞污水處理的教學(xué)與研究工作。E-mail：jihos@163.com

TE645; TQ028.12

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2017.02.002

2016-10-12；編輯：溫冬云