塔里木轮南作业区40万方天然气处理装置运行模拟优化研究

发布时间：2017-06-28 02:01

  本文关键词：塔里木轮南作业区40万方天然气处理装置运行模拟优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：天然气处理装置用以对天然气进行脱水、脱硫、脱烃等净化处理,并回收液化气、轻烃等高经济价值产品。塔里木轮南作业区40万天然气处理装置担负着作业区中伴生气和不凝气的处理任务,并回收其中的液化气和轻烃产品。但在生产运行中发现该装置存在有液化气收率低下、脱丁烷塔运行异常、放空火炬黑烟严重的问题。针对上述问题,本文以提升液化气收率、降低运行能耗为优化目标,在文献调研的基础上,选用HYSYS化工过程模拟软件对装置进行运行模拟研究,并以模拟模型为基础采取案例研究法对装置的过程参数进行优化分析。本文选用PR状态方程作为热力学计算方法,并在HYSYS中完成了装置进料物流模型的建立以及多级压缩机、分离器、换热器、空冷器、塔等单体设备模型建立,对于缺乏机理模型的分子筛脱水过程编写了HYSYS能耗计算模块,最终以序贯模块法完成了装置全流程建模并验证其可靠性。在全流程模拟模型的基础上,对脱乙烷塔的塔压、重沸器温度及塔顶主进料温度进行优化分析,以提高其液相C3收率,增大至脱丁烷塔的液相流量。再对脱丁烷塔重新设计塔压、塔顶冷凝温度、重沸器温度、回流比等运行参数,提高装置的液化气收率。在整个分析过程中,同时考虑装置压缩单元及制冷单元的用能优化以降低系统运行能耗。就此得出全系统的理论优化运行方案。理论优化方案在现场实施中,由于存在丙烷机组性能老化及系统热量损失严重导致不能达到推荐方案中的最低温度,利用通过加大压降以获得更多冷量对方案进行调整。运行结果显示,调整后的方案将系统液化气收率从27.29%提高到52.5%,液化气产量提高9.5t/d。方案中还通过降低丙烷机组压缩机出口压力以及脱乙、丁烷塔重沸器温度,达到节能降耗的目的。
【关键词】：天然气处理 模拟 优化
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE96
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题的目的与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 天然气处理过程简介9-10
• 1.2.2 天然气处理过程模拟及优化现状10-13
• 1.3 本课题的研究内容13-14
• 1.4 技术路线14-15
• 第二章 40万天然气处理装置简介及分析15-20
• 2.1 装置简介15
• 2.2 装置工艺流程现状15-18
• 2.2.1 装置工艺流程15-18
• 2.2.2 装置特性分析18
• 2.2.3 装置的产量及收率18
• 2.3 装置存在的主要问题及解决思路18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 基于HYSYS的全流程稳态模拟模型20-46
• 3.1 基础物性模拟20-22
• 3.1.1 热力学方法比选20
• 3.1.2 进料物流模拟20-22
• 3.2 设备模拟模型22-42
• 3.2.1 分离器22-25
• 3.2.2 换热器25-27
• 3.2.3 空冷器27-28
• 3.2.4 塔设备28-33
• 3.2.5 多级往复压缩机组33-38
• 3.2.6 分子筛脱水38-39
• 3.2.7 泵39-40
• 3.2.8 阀40
• 3.2.9 混合器与分割器40-41
• 3.2.10 逻辑模块41-42
• 3.3 全流程模拟模型42-45
• 3.3.1 40万天然气处理装置流程模拟42-44
• 3.3.2 模拟结果及精度分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 40万天然气处理装置优化分析46-69
• 4.1 优化基础46-47
• 4.1.1 优化目标46
• 4.1.2 优化变量46
• 4.1.3 约束条件46-47
• 4.2 脱乙烷塔运行参数优化分析47-53
• 4.2.1 脱乙烷塔运行参数优化次序分析47
• 4.2.2 进料状态对脱乙烷塔运行性能的影响47-49
• 4.2.3 塔压对脱乙烷塔运行性能的影响49-50
• 4.2.4 塔顶进料温度对脱乙烷塔运行性能的影响50-51
• 4.2.5 重沸器温度对脱乙烷塔运行性能的影响51-53
• 4.2.6 脱乙烷塔参数调优结果53
• 4.3 脱丁烷塔运行参数优化分析53-60
• 4.3.1 脱丁烷塔运行参数优化次序分析53
• 4.3.2 脱丁烷塔收敛条件的确定53-54
• 4.3.3 塔压对脱丁烷塔运行性能的影响54-55
• 4.3.4 塔顶冷凝温度对脱丁烷塔运行性能的影响55-57
• 4.3.5 重沸器温度对脱丁烷塔运行性能影响57-58
• 4.3.6 脱丁烷塔塔顶回流比对脱乙烷塔性能影响58-60
• 4.3.7 脱丁烷塔参数调优结果60
• 4.4 压缩及制冷单元运行参数优化分析60-67
• 4.4.1 脱乙烷塔入口主进料温度影响因素分析60-62
• 4.4.2 四级空冷器出口温度对压缩及制冷单元的能耗影响62-64
• 4.4.3 压缩机四级出口压力对制冷单元的运行性能影响64-65
• 4.4.4 丙烷制冷机组优化分析65-67
• 4.4.5 压缩及制冷单元参数调优结果67
• 4.5 本章小结67-69
• 第五章 装置优化方案及现场实施情况69-72
• 5.1 优化方案69-70
• 5.2 现场实施情况70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录78

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