轻烃回收2.ppt

概述轻烃回收基本方法及原理浅冷与深冷工艺,3.轻烃回收浅冷与深冷工艺,工艺方法浅冷回收工艺深冷回收工艺,工艺方法,浅冷分离:冷冻温度不低于-30的分离工艺；深冷分离:冷冻温度达到-100(或至42K)。天然气液回收工艺方法主要由原料气预处理、压缩、冷凝分离、凝液分馏、干气再压缩以及制冷等部分组成。,回收工艺原理流程图,原料气预处理,脱除原料气中携带的油、游离水和泥砂等杂质。,原料气增压,当原料气为低压伴生气时，由于压力通常仅为0103MPa，为了提高天然气的冷凝率，以及干气要求在较高的压力下外输时，通常都要将原料气增压至适宜的冷凝分离压力后再进行冷凝分离。当采用膨胀机制冷时，为了达到所要求的冷冻温度，膨胀机进、出口压力必须有一定的膨胀比，应保证膨胀机入口气流的压力。,净化,脱除气态水分和C02等，防止在冷凝操作时，由于温度过低而在管道或设备中出现冰堵。脱水设施应设置在气体可能产生水合物的部位之前。当需要脱除原料气中的酸性组分时，一般是先脱酸性组分再脱水。,多级冷凝与分离,净化后的原料气，在某一压力下经过一系列的冷却与冷冻设备不断降温，其中的重组分冷凝出来。当原料气采用压缩机增压，或者采用透平膨胀机制冷时，这种冷凝分离过程通常是在不同压力与温度等级下分几次进行的。,凝液分馏,凝液分馏系统实质上就是对天然气液进行分离的过程。天然气液回收装置的凝液分馏系统大多采用按烃类相对分子质量从小到大逐塔分离的顺序流程，依次分出乙烷、丙烷、丁烷(或丙、丁烷混合物)、天然汽油等。,凝液分馏,干气再压缩,当采用透平膨胀机制冷时，由膨胀机出口物流分离出来的干气或由脱甲烷塔(或脱乙烷塔)塔顶馏出的干气压力一般可满足管输要求。但是，有时即使经过膨胀机驱动的压缩机增压后，其压力仍不能满足外输要求时，则还要设置再压缩机，将干气增压至所需之值。,制冷,制冷系统的作用是向需要冷冻至低温的原料气及分馏塔塔顶冷凝器提供冷量。当装置采用冷剂制冷法时，由单独的制冷系统提供冷量。当采用膨胀制冷法时，所需冷量是由原料气或分离出凝液后的气体直接经过工艺过程中各种膨胀设备来提供。,凝液稳定、切割,将轻油进一步稳定，脱除其中的丙烷和丁烷。稳定操作一般在精馏塔内进行，塔顶产品即是液化气(丙烷和丁烷)，塔底为稳定轻油。,产品储配,轻烃回收装置的产品一般有干气、液化气和轻油三种。干气可直接外输，液化气和轻油应设置相应的储存和分配设施以供销售。,回收膨胀制冷元件,常用的膨胀制冷元件有节流阀、透平膨胀机及热分离机等。,节流阀,节流阀的工作原理是气流产生了焦耳汤姆逊（J-T）效应在节流膨胀时随压力的变化为维持焓值不变其温度也要变化。节流阀是压力气体通过节流膨胀，从而降压、降温。降压后，使其变成了温度更低的冷流。,节流效应,气体节流时温度的变化与压力的降低成比例。气体节流后压力总是降低，比容增大，内位能增大。而内动能大小与气体温度有关，因而对实际气体，随着节流后气体内动能的减少、增大或不变，就会出现气体节流后温度降低、升高或不变。,节流阀过程计算框图,流量为F（kmol/h），组成为fi（摩尔分数）的物料在压力PI、温度TI下经节流阀在绝热情况下减压至P2，工艺计算的任务是求节流后的温度T2，平衡汽、液相组成yi、xi，汽、液相量V、L及焓值HV，HL等。,节流阀的计算与绝热闪蒸计算过程相同,节流阀过程计算框图,物料平衡:F=V+L某一组分有:fi=vi+lixf=fi/Fiyi=vi/Vixi=li/L汽液平衡yi=KiXiyi=kixi=1.0热量平衡方程：,节流阀,气体的制冷能力是在等温压缩时获得的，但通过节流才能表现出来，节流只是产冷的一个条件，而节流过程本身并不产生冷量。通常每降低0.1MPa，可使气温下降0.51。,透平膨胀机,利用气体作外功进行绝热膨胀来获得低温的核心设备。优点：体积小、重量轻、结构较简单、气体处理量大、冷损少、不污染气体、不需润滑、运行效率高、调节性能好、操作维护方便、安全可靠和使用寿命长。,透平膨胀机工作原理,高压天然气流过透平式膨胀机的喷嘴和工作轮时，气体膨胀产生的高速气流，冲击透平膨胀机的工作叶轮，叶轮产生高速旋转。高速旋转的叶轮可产生一定的动力，能对外做功。与此同时，膨胀后的气体温度和压力下降。,剖面图,膨胀制冷与节流制冷的比较,节流过程用节流阀，结构比较简单，便于调节；等熵膨胀过程用膨胀机，结构复杂；在膨胀机中实际上不可能实现等熵膨胀过程，因而所得的温度效应和制冷量比理论值小；节流阀可以在气液两相区内工作，即节流阀出口可以带很大带液量，而膨胀机带液量有限。,膨胀机的计算框图,相平衡方程：,物料平衡方程：,热量平衡方程：,膨胀机出口的实际焓值：,膨胀机的类型,膨胀机,输出功类,输出热类,活塞式膨胀机(容积型)透平式膨胀机(速度型),热分离机气波制冷机,膨胀机结构,透平膨胀机是由通流部分、制动器及机体三大部分组成。透平膨胀机的结构示意图如图所示。,膨胀机结构,透平膨胀机分类,按气体在工作轮中的流向分为轴流式、向心径流式(径流式)和向心径-轴流式(径-轴流式)；,透平膨胀机分类,按气体在工作轮中是否继续膨胀分为反作用式(反击式)和冲动式(冲击式)；按工作压力范围不同分为单级和多级；按照工质在膨胀过程中的状态分为气相膨胀和气液两相膨胀；按工作压力分为低压（0.50.6MPa膨胀到0.130.14MPa）、中压（1.51.6MPa膨胀到0.1MPa或0.50.6MPa）和高压（1.6MPa）；按处理气体的体积流量分为大型（10000m3/h）、中（40010000m3/h）、小（1000m3/h）及微型（250m3/h）；按工作转速可分为高速（15000r/min）、中速（700015000r/min）、低速（15003000r/min）。,透平膨胀机的特点,绝热效率一般为80%85%；膨胀比为25；出口带液量大（理论不限制，但小于20%）；转速达20000r/min以上，功率从几kW至几千kW；处理量可达106m3/d以上；流量可调（因装有可调喷嘴），约有20%的可调范围。,热分离机,一种将压能转化为冷能和热能的设备,由喷嘴和接受管组成。它的等熵膨胀效率低于膨胀机，在相同的膨胀比下降温效果差，但优于节流阀。工作原理是喷嘴降压产生的高速气流冲击接受管内残留气使之压缩并升温而向外传出热量，随后在接受管排气时压力降低膨胀产生低温气体。,热分离机分类,两种类型：其一为静止式(STS型)，其二为旋转式(RTS型)。,浅冷回收工艺,应用于处理富气(c3、c4含量较高)，以回收轻油为主，同时付产品C3、C4作为油田民用液化气，宜采用低压浅冷回收工艺。一般操作压力不大于2452kPa，温度不低于-30，c3回收率为2030，对比较富的伴生气可望达到60。,浅冷分离工艺流程,氨压缩制冷工艺流程,冷剂制冷法回收NGL工艺流程,1原料气分离器；2,5原料气压缩机；3,6水冷却器；4,7分离器；8气/气换热器；9冷剂蒸发器；10低温分离器；11脱乙烷塔；12脱乙烷塔塔顶冷凝器；13脱丁烷塔；14脱丁烷塔塔顶冷凝器；15,16重沸器,流程中需要说明和注意的问题,选择乙二醇作为天然气脱水防冻剂的原因烃冷凝相中的乙二醇和乙二醇相中的烃的相互溶解损失都较低，同时乙二醇在闪蒸罐内的损失也低。较高的吸湿度。较低的粘度使乙二醇在较低温度下易于再生和分离，较低的粘度也使循环系统中的压降小，而换热器效率高。,流程中需要说明和注意的问题,低温三相分离器的结构与操作停留时间长；设有两个内部结合滤网，用以增大乙二醇雾滴；底部装有乙二醇接收器，以便更好地沉降乙二醇；接收器装有加热盘管，以便在必须分解烃乳化液时加热乙二醇。,冷剂与膨胀机联合制冷流程,膨胀制冷深冷回收工艺,工艺生产过程为原料气压缩脱水自制冷产品分馏。优点：制冷系统设备数量少，操作方便，投资和操作费用低，制冷系数较大，占地面积小，在外输干气压力要求较低的情况下，可大大降低装置能耗。缺点：对较富的原料气的处理适应性较差。,两级膨胀机制冷工艺,装置原料气处理量为60104m3/d，最低制冷温度为-105。原料气进装置压力为0.127MPa0.147MPa（绝），温度为-5（冬季）20（夏季）。装置只生产混合液烃，要求其中的甲烷乙烷（摩尔比）不大于0.03。,两级膨胀机制冷工艺流程,丙烷与膨胀机联合制冷工艺,设计条件装置原料气处理量为120104m3/d，原料气为伴生气，最低制冷温度为-1l7，乙烷收率为85%。原料气进装置压力为0.5MPa，温度为35。,丙烷与膨胀机联合制冷工艺,产品质量要求i.乙烷（气体）：纯度为97%（w)，其中甲烷1%（w），丙烷1%（w)，二氧化碳3%（w）；水露点低于-40。ii.液化石油气：丙、丁烷纯度为96（w），其中C5+3%（w），乙烷及更轻组分1%（w），二氧化碳3%（w）；水露点低于-40。iii.天然汽油：丁烷1（w）。,外冷源膨胀机制冷回收工艺,工艺过程为原料气压缩脱水冷剂循环制冷膨胀制冷产品分馏。主要有氨冷剂压缩循环制冷与膨胀制冷、丙烷制冷剂压缩循环制冷与膨胀制冷及氨冷剂压缩循环制冷与热分离机制冷相结