新疆某油气田轻烃回收工艺优化研究与设计

发布时间：2020-08-23 10:55

【摘要】：针对某油气田原轻烃回收工艺存在的设备数量较多、综合能耗较大等问题,基于该油田开采的油气进站压力较高的特性,利用主流的膨胀深冷分离法对该油气田原“辅冷+DHX”工艺进行优化改进。通过仿真模拟,部分干气循环工艺(RSV)具有更好的原料适应性以及操作灵活性,在不同进料条件下都能取得较高收率,并且能够灵活改变操作模式。论文以RSV工艺特征为基础,对工艺内部物流换热进行高效集成,提出了一种新的轻烃回收工艺。以工艺最佳经济效益为目标,以产品质量和回收率为约束,建立工艺优化模型,并编制SQP算法对新工艺进行优化,得出新工艺最佳经济效益下的最优操作工况,同时对新工艺和原工艺的用能情况以及经济性进行对比分析。通过换热网络匹配发现,原工艺中物流跨夹点传热量为1433.3 kW;而新工艺省去了复杂的丙烷制冷系统,并且按照“温度对口,梯级利用”原则,恰当匹配各温度段物流换热,最大限度地实现能量高效集成,回收系统的内部冷量,降低工艺总能耗,使得系统的整体(火用)效率达到68.49%,相比于原工艺提高了6.7%,且运行成本从2732.6元/h降至2241.8元/h。新工艺相比于原工艺,C_3~+产品的收率从97%增至99%,产品收益从96696.8元/h增加至97461.7元/h,总体经济效益增加了约1255.7元/h,且无CO_2结冰风险,新工艺是安全可行的。此外,新工艺能够根据不同的外部市场条件,灵活的选择回收C_2~+或者C_3~+产品,获得更大的经济效益。论文基于实际天然气轻烃分离项目,提出了基于干气回流特征的膨胀制冷工艺,通过建模及参数优化,更加透彻地了解工艺内在规律。新工艺降低了生产能耗,用能方式更为合理,并且提高了轻烃回收率和经济效益,可为油气田轻烃回收工艺的设计和生产实践提供理论依据和参考价值。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ221
【图文】：

热物流液化气塔顶 LPG 产品 56.15 35 2.334 5.209×106.843液化气塔顶 C5+产品 170.37 35 0.323 4.303×1050.883液化气塔顶冷凝物流 64.46 56.15 ── 5.522×106184.52一级压缩干气 106.17 35 ── 1.069×10740.44二级压缩干气 95.88 35 ── 9.272×10642.20冷物流吸收塔塔顶干气 -83.15 44.6 17.802 1.721×10737.427闪蒸罐液相 -41.72 8.14 2.409 1.493×1068.318脱乙烷塔底再沸器物流 65.09 67.57 ── 5.159×106557.67液化气塔底再沸器物流 170.37 171.81 ── 5.656×1061095.07其中，压缩原料气和吸收塔塔顶干气以及闪蒸罐液相在主换热器和次换热器进行换热，脱乙烷塔顶气体和吸收塔塔顶干气在副换热器进行换热，其他需要加热或冷却的物流均通过丙烷制冷机，空冷器以及塔底再沸器进行换热。工艺换热网络的最小传热温差取 5℃，根据表 3-6 中换热物流信息可以换出冷热物流负荷曲线以及总负荷曲线分别如图 3-4 和图 3-5 所示。

图 3-5 原轻烃回收工艺中总复合曲线Figure 3-5 Grand composite curve of streams in original streams由图 3-4 和图 3-5 可以看出，原工艺中冷物流复合曲线与热物流复合曲线间传热温差 ΔT 达到最小传热温差（5℃）时对应的点有两个，温度分别为 175.4℃、170.4℃以及170.4℃、165.4℃，分别为系统冷夹点和热夹点的温度。其中，△Hhu min 表示原工艺最小热公用工程消耗量，为 1571.1 kW；△Hcu min 表示原工艺中最小冷公用工程消耗，为 7934.25kW。同时可以画出原工艺的换热网络匹配情况如图 3-6 所示，实际工艺中冷公用工程为 9367.65kW，热公用工程为 3004.5kW，说明原工艺存在换热不合理的地方，节能潜力可达 23.17%。夹点技术规定，物流之间不能夸夹点传热。通过换热匹配可以发现，在整个工艺系统中，脱乙烷塔再沸器与导热油之间跨夹点传热 1433.3 kW，系统内部物流间能量匹配有进一步改善空间。

物流类型 物流名称进口温度（℃）出口温度（℃）流量（kg/s）焓值（KJ/h）平均热容流率(kW/℃)精馏塔塔顶干气 -83.10 45 20.344 2.002×10743.40闪蒸罐节流复热液相 -71.44 9.29 3.968 5.238×10618.02冷物流 闪蒸罐复热气相 -48 -35 14.511 2.037×10643.53精馏塔塔底再沸器物流 55.46 58.64 ── 2.787×106244.06液化气塔底再沸器物流 166.35 167.80 ── 6.255×1061199.5其中，压缩原料气和精馏塔塔底产品通过再沸器进行换热，原料气和精馏塔塔顶干气以及闪蒸罐气液相之间的换热都通过大冷箱实现，液化气塔顶冷凝和塔底再沸以及LPG，C5+产品冷却分别通过空冷器、水冷器以及再沸器实现换热。新工艺中换热网络的最小传热温差取 5℃，根据表 3-5 中换热物流信息可以画出冷热物流负荷曲线以及总负荷曲线分别如图 4-7 和 4-8 所示。

【参考文献】

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本文编号：2801437