李 理
(遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司石化輕烴廠,遼寧 盤錦 124010)
影響輕烴回收裝置效益的因素分析
李 理
(遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司石化輕烴廠,遼寧 盤錦 124010)
外冷法與內(nèi)冷法是天然氣輕烴回收中常用的兩種方法,內(nèi)冷法與外冷法主要是制冷單元不同,通常裝置的冷凝壓力、溫度會(huì)對(duì)冷凝分離法的能耗、液化率有直接的關(guān)系,本文將主要分析壓力、冷凝溫度對(duì)輕烴回收裝置效益的影響。
輕烴;回收裝置;效益;因素
輕烴回收裝置是處理油田不凝析氣、伴生氣的主要裝置。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。影響輕烴回收裝置及輕烴回收率的因素很多,本文將主要對(duì)壓力、冷凝溫度兩個(gè)因素的影響進(jìn)行詳細(xì)地分析。
主要針對(duì)我國(guó)常見的3種天然氣單組份的冷凝特性進(jìn)行分析。3種常見天然氣的組分(mol%)如下:
氣樣一:C159.37;C26.48;C312.02;iC42.67;nC46.54;iC51.93;nC51.88;C61.34;C71.40;CO24.58;
氣樣二:C179.39;C26.98;C37.54;iC40.78;nC42.28;iC50.4;nC50.86;C60.48;C70.14;CO20.18;
氣樣三:C191.98;C24.48;C31.70;iC40.32;nC40.37;iC50.09;nC50.07;C60.11;C70.15;CO20.45。
由組分和圖1可以看出:
(1)當(dāng)壓力達(dá)到一定條件時(shí),若是天然氣的露點(diǎn)溫度與體系溫度相同,天然氣就會(huì)逐漸變成液相,在溫度慢慢下降的過程中,天然氣中較重?zé)N的液化率會(huì)首先出現(xiàn)急劇增加的變化,但達(dá)到某個(gè)值又會(huì)逐漸變慢。在液化較重?zé)N中,次重?zé)N的液化率先是緩慢增加,然后液化率速度會(huì)越來越快,達(dá)到某個(gè)值后又會(huì)變得緩慢。當(dāng)天然氣的泡點(diǎn)與體系溫度一樣時(shí),所有的氣體天然氣都已冷凝成液體天然氣。
(2)這3種天然氣具有相同變化趨勢(shì),但曲線斜率的變化不一樣,氣樣中的丙烷以上的組分的曲線斜率越大,其可以在溫度變化范圍不大的情況下完全實(shí)現(xiàn)液化。
(3)當(dāng)壓力范圍、溫度不同時(shí),各個(gè)單組份對(duì)總物流的貢獻(xiàn)有所不同。
這3種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了很大的挑戰(zhàn)。
上述研究中,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,就不能無限制地降低冷凝溫度。
在增壓機(jī)出口的壓力變大時(shí),回收裝置的總能耗會(huì)隨之不斷增長(zhǎng),但當(dāng)壓力大于2.0MPa時(shí),裝置能耗的增長(zhǎng)速度會(huì)慢慢變小。由圖1可以分析出,裝置能耗增長(zhǎng)最快是溫度從10℃降至0℃的溫度段。
曲線斜率在冷凝溫度從0℃下降至-15℃有逐漸趨于平穩(wěn)的變化,說明裝置能耗的增長(zhǎng)幅度是相對(duì)緩和的。但在低于-15℃的時(shí),曲線斜率開始發(fā)生變化,在進(jìn)一步降至-20℃以下時(shí),曲線斜率就出現(xiàn)了劇烈的變化,這說明-20℃的冷凝溫度是一個(gè)拐點(diǎn),當(dāng)?shù)陀?20℃,回收裝置的能耗會(huì)迅速增加,制冷系統(tǒng)在溫度越低時(shí),需要越大的功耗。
從圖1曲線的排列順序可以看出,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。
本文通過對(duì)影響輕烴回收裝置效益的壓力與冷凝溫度兩個(gè)因素的分析,得出在壓力、冷凝溫度變化時(shí),輕烴回收率的變化規(guī)律。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。
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