天然气处理厂脱重烃系统工艺优化

【摘要】：天然气作为清洁能源,在我国发展起步虽然较晚,但发展势头猛劲,随着社会对天然气需求量的不断增加,更需要开发和应用先进的天然气处理工艺方法。不管是油气田开采的伴生气和非伴生气等只涉及“浅脱”的脱水脱烃,还是生产液化天然气(LNG)等的深度净化,都要根据处理精度要求和处理装置规模,结合各种脱水脱烃方法的特点及实际进行经济和技术比较,选择出最为合适的技术工艺。C5+以上重烃组分虽然在天然气中占很少比重,但在天然气液化工艺中若脱出不彻底,会在液化低温段堵塞换热器流道而使冷箱冻堵,降低了液化率、能耗增加,冻堵严重时会导致装置停车。本文基于某日处理量为200万方的天然气液化项目,对其深度脱重烃技术进行一系列的基础研究,为LNG装置中的天然气深度净化提供理论基础及技术支持。天然气液化厂脱重烃常用吸附法、深冷分离和溶剂洗涤法。本文结合吸附脱重烃原理分析比较了不同吸附剂对重烃组分的脱附性能,并分析A厂预处理单元脱酸脱水过程中的烃损失;对气质数据进行采样分析,分析流程中冷箱冻堵原因,并比较冷箱冻堵与不冻堵时换热器换热性能,针对本项目中所用双循环混合制冷液化流程,用HYSYS软件进行模拟,建立混合制冷剂循环中压缩机、板翅式换热器、节流阀等设备的数学模型,计算稳态模拟结果;限定液化产品量,在给定约束条件下根据冷剂能耗最小来优化冷剂配比及脱重烃“中点”温度;根据系统能耗最小和液化产品产量最大两种模式,给定约束条件,对工艺流程进行参数优化,通过对预冷温度和工艺参数的优化,以使在同等负荷和天然气处理量下流程性能运行最佳,降低冷箱冻堵的可能性。最后针对A厂因增加负荷时脱重烃能力不足的缺陷,需增加脱重烃装置,文中第五段提出几种改进的脱重烃方案,根据A厂实际,根据可靠性、合理性的选择原则,从经济性、使用性等方面进行比较,选出较合理的方案,为A厂需增加的脱重烃工艺提供理论指导。 【关键词】：脱重烃 冷箱冻堵 流程模拟 参数优化
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 研究目的及意义8
• 1.2 天然气处理质量要求8-9
• 1.3 天然气脱水脱烃方法及发展现状9-13
• 1.3.1 节流分离法9-10
• 1.3.2 吸附分离法10-11
• 1.3.3 超音速分离法（3S）11-12
• 1.3.4 膜分离法12
• 1.3.5 IFPEX-112-13
• 1.4 天然气脱重烃技术国内外发展现状13-17
• 1.4.1 液化天然气厂深度脱重烃方法13-16
• 1.4.2 天然气脱重烃技术国外研究现状16
• 1.4.3 天然气脱重烃技术国内发展现状16-17
• 1.5 优化技术概述17-19
• 1.5.1 最优化技术的发展17-18
• 1.5.2 最优化方法数学模型18-19
• 1.6 课题背景及本文研究主要内容19-21
• 第二章 不同吸附剂脱重烃特性比较及A厂预处理烃损失分析21-33
• 2.1 吸附分离机理21-22
• 2.2 几种常用吸附剂及吸附剂再生方法22-24
• 2.2.1 几种常用吸附剂22-23
• 2.2.2 吸附剂再生方法23-24
• 2.3 不同吸附剂选择性吸附重烃特性分析[42]24-30
• 2.3.1 分子筛选择性吸附重烃特性分析24-27
• 2.3.2 其它吸附剂吸附重烃特性分析27-28
• 2.3.3 复合吸附床脱除重烃28-30
• 2.4 A厂脱酸、脱水过程中的烃损失分析30-32
• 2.4.1 脱酸过程中的烃损失分析30-31
• 2.4.2 脱水过程中的烃损失分析31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 A厂冷箱冻堵原因分析及液化流程模拟33-49
• 3.1 液化冷箱结构特性33-35
• 3.2 天然气组分数据采样35-37
• 3.2.1 取样过程35
• 3.2.2 取样分析结果35-37
• 3.3 A厂液化冷箱冻堵原因分析37-43
• 3.3.1 冷剂通道液相冷剂积液堵塞37-38
• 3.3.2 天然气通道重烃冻堵38-41
• 3.3.3 冷箱不同状况下换热器换热性能比较41-43
• 3.4 A厂液化流程模拟43-48
• 3.4.1 双循环混合制冷剂液化流程描述43
• 3.4.2 液化流程中的设备建模43-46
• 3.4.3 HYSYS软件模拟液化流程46-47
• 3.4.4 模拟计算结果47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 脱重烃“中点”温度控制及流程工艺参数优化49-59
• 4.1 脱重烃“中点”温度的控制49-52
• 4.1.1 重要工艺参数对重烃脱出量的影响49-51
• 4.1.2 最小制冷循环能耗下脱重烃“中点”温度的优化51-52
• 4.2 DMR工艺流程参数优化52-54
• 4.2.1 建立优化数学模型52-54
• 4.2.2 优化初值及变量范围54
• 4.3 优化结果及讨论54-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 改造的脱重烃方案及比较59-66
• 5.1 A厂脱重烃工艺的改造方案59-63
• 5.1.1 方案一：增加TSA吸附脱重烃装置59-60
• 5.1.2 方案二：复合吸附床脱重烃60-62
• 5.1.3 方案三：增加溶剂洗涤或精馏装置脱重烃62-63
• 5.1.4 方案四：液化工序前增加洗涤脱重烃装置63
• 5.2 改造重烃方案比较63-65
• 5.3 结论与建议65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 主要结论66-67
• 6.2 后期展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读学位期间发表的论文72-73

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