轻烃生产赵显琼分解PPT课件

1、轻烃生产： 油田的轻烃生产，是指将油气分离和原油稳定等环节所得到的油田伴生气，进一步进行加工，分割为以戊烷（C5H12）以上组分为主的轻质油、 以丙烷和丁烷（C3H8和C4H10）为主的液化气、以甲烷和乙烷（ CH4和C2H6）为主的干气的生产过程。第1页/共77页第一节 轻烃生产工艺流程一、油田轻烃生产常用的工艺流程框图预处理：是为了除去来气中的油、游离水、泥沙等杂物。增压：是为了满足后续处理工艺对压力的需要。净化：是为了脱出气体中的水和二氧化碳等杂气。第2页/共77页二、冷凝分离： 根据原料气中不同组分的沸点不同，对原料气进行低温分离的过程。 通常情况下，通过冷凝分离可将原料气分为以C1、

2、C2为主的干气和C3以上各组分的轻烃混合产品。 冷凝分离的关键是制冷和换热。根据制冷原理的不同，常用的有蒸发制冷和膨胀制冷两种形式，根据制冷程度的不同，又可分为浅制冷和深制冷两种工艺。第3页/共77页冷凝分离的种类蒸发制冷膨胀制冷复合制冷1、蒸发制冷： 是利用制冷剂的蒸发吸热效应，使原料冷却的工艺过程。第4页/共77页 目前常用的制冷剂是氨。 氨制冷的优点：氨的沸点低，单位容积制冷量大，导热系数大，汽化潜热大，节流损失小，来源广，价格低，发生漏气现象易发现。 氨制冷的缺点：氨有刺激性气味，有一定的毒性，与空气混合成一定比例有发生爆炸的危险。蒸发制冷的种类：压缩制冷吸收制冷第5页/共77页（1）

3、压缩制冷： 氨压缩制冷系统主要由蒸发器、节流阀、冷凝器和压缩机等设备组成。制冷循环原理图如下。第6页/共77页氨压缩制冷轻烃生产工艺流程图第7页/共77页 该流程属于浅冷分离，原料气的冷却温度一般为-25C，能从原料气中回收60%左右的C3组分。第8页/共77页（2）吸收制冷： 氨吸收制冷主要由发生器、吸收器、冷凝器、溶液泵和节流阀等设备组成。第9页/共77页 氨吸收制冷也属于浅冷工艺，蒸发器的操作温度一般为-27C。第10页/共77页2、膨胀制冷： 膨胀制冷是使被冷却气体在通过节流阀或膨胀机绝热膨胀的过程中得到冷却的。单级膨胀制冷膨胀制冷双级膨胀制冷按膨胀级数分为：按膨胀、增压的顺序分为：正

4、升式膨胀制冷膨胀制冷逆生式膨胀制冷第11页/共77页正生式单级膨胀制冷轻烃生产流程图第12页/共77页逆生式单级膨胀制冷轻烃生产流程图第13页/共77页双级膨胀制冷轻烃生产流程图第14页/共77页 膨胀制冷属于深冷分离，能从原料气中回收80%左右的C3组分，并能部分收回C2组分。3、复合制冷： 膨胀制冷是一种无外冷源的自制冷式，制冷量的大小要受系统操作压力和膨胀设备效率的制约，而单一蒸发制冷的制冷量更是有限，为了达到需要的制冷量，常采用两种或两种以上的制冷方式联合制冷。 采用两种或两种以上的制冷方式联合制冷的制冷方式叫复合制冷。第15页/共77页复合制冷轻烃生产流程图第16页/共77页3、制冷

5、流程的选择： （1）膨胀制冷工艺的应用条件： 进气压力与输气干线压力之间有自由压差；原料气中C3及以上组分的含量相对较低；气体处理量大于510 m /d，气量的波动不超过80%-120%。43 （2）膨胀与蒸发联合制冷工艺的应用条件： 原料气中C3及以上组分的含量相对较高；外输压力在0.45MPa左右；丙烷收率大于80%；原料气的组分变化较大；气量处理量变化较大。第17页/共77页第18页/共77页三、精馏分离： 精馏是最大可能将通过冷凝得到的凝析液中的C1、C2组分脱出，并按不同产品的要求把凝液中的C3、C4分割为液化气，把C5以上的组分分割为轻质油。多组分的精馏分离有三种形式：按组分的挥发

6、度递减的顺序分馏按组分的挥发度递增的顺序分馏按组分的挥发度交错分馏第19页/共77页按组分的挥发度递增的顺序分馏按组分的挥发度递减的顺序分馏第20页/共77页常用的精馏分离形式是：按组分的挥发度递减的顺序分馏。第21页/共77页目前油田常用的精馏分离流程是：脱脱乙乙烷烷塔塔轻轻烃烃稳稳定定塔塔双塔精馏流程图（按挥发度递减顺序分馏）第22页/共77页三塔精馏流程图（按挥发度递减顺序分馏）第23页/共77页三塔精馏流程图（按挥发度交错分馏）第24页/共77页第二节 轻烃生产设备一、轻烃生产设备增压设备换热设备膨胀制冷设备分离设备精馏设备储存设备二、增压设备主要用于原料气和干气外输压缩的设备。第25

7、页/共77页油田对轻烃生产用压缩机的一般要求是： （1）进口气体压力一般在1MPa一下，能增压至2.5-4MPa。 （2）具有较好的处理量和压力变化的适应性。 （3）具有较好的防爆性能，且能适应气体的带液情况。 （4）效率高，能耗小。 （5）处理量较小（小于10 m /d），采用L型往复式活塞压缩机；处理量中等，采用离心式压缩机；处理量较大，采用H型往复式活塞压缩机。53第26页/共77页三、膨胀机目前轻烃生产常用的膨胀机有：膨胀机透平式膨胀机热分离式膨胀机1、透平式膨胀机 透平式膨胀机由能量转换部分、制动器及机体三部分组成。第27页/共77页透平式膨胀机第28页/共77页透平式膨胀机内部结构

8、第29页/共77页透平式膨胀机结构示意图第30页/共77页 膨胀机能量转换部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器组成。第31页/共77页 制动器在膨胀机的增压端，通常用增压风机做制动器。风机包括入口管、叶轮、蜗壳等。第32页/共77页 发电机制动的优点：膨胀机发出的功率可以回收，转变成电能可向电网送电。从而降低空分设备的电耗，使运行费用降低。此外，电机制动的噪声也小。其缺点是需要一套发电机。第33页/共77页 气体通过膨胀机膨胀对外做功，必须有制动器消耗这部分功。否则膨胀机的转速将失去控制，造成飞车事故。膨胀机带动的风机或发电机就是起吸收和消耗膨胀机所发出的功率的作用。运行制动器的作用： 风机制动的

9、优点：风机叶轮可以直接装在膨胀机轴的一端，设备简单，机组紧凑，体积小，制造容易，造价低，维护工作最小，操作方便。其缺点是膨胀机发出的功率全部浪费掉，同时，风机会产生很大的噪声，需要有专门的隔离室，排气口也需加消音器。第34页/共77页 发电机制动的优点：膨胀机发出的功率可以回收，转变成电能可向电网送电。从而降低空分设备的电耗，使运行费用降低。此外，电机制动的噪声也小。其缺点是需要一套发电机。第35页/共77页 膨胀机能量转换部分的工作过程： 工作时，被膨胀的工质通过蜗壳均匀地分配到每个喷嘴，实现第一次膨胀，工质的热能降低，动能增加，；动能增加后的工质推动工作轮旋转，工作轮使工质实现第二次膨胀，

10、并将工质的动能转换为机械功；第二次膨胀后的低温工质进入扩压器，工质的动能转换成压力能，进入排出管道排出。第36页/共77页 制动部分的工作过程： 工作时，工质通过风机端盖上的进口管吸入，经风机叶轮压缩，提高工质的压力，最后经风机蜗壳扩压后进入排出管道排出。第37页/共77页2、热分离式膨胀机 轻烃生产中常用的有：转动喷嘴式静止喷嘴式 （1）转动喷嘴热分离式膨胀机： 主要由带喷嘴的空心转轴和在环向密排的尾段封闭的变压管束及机壳构成。第38页/共77页转动喷嘴热分离式膨胀机第39页/共77页 工作时，工质从进气管进入空心转轴，分配给喷嘴，实现第一次膨胀，热能降低，动能增加；随着转轴的转动，工质喷射

11、进入喷嘴口相对应的变压管束内，实现第二次膨胀；工质在变压管束内完成能量转换，温度降低，从喷嘴间的缺口流入排气管排出。转动喷嘴热分离式膨胀机的工作过程：第40页/共77页 （2）静止喷嘴热分离式膨胀机：l喷嘴；2共鸣箱；3接收管；4小室第41页/共77页 静止式热分离机又分单管、双管和多管三种型式，由于静止式热分离机效率低，最高只能达到等熵膨胀的40，已基本不用了，目前，转动喷嘴热分离膨胀机运用较多。 弹性大，适应性强；进口气体流量和压力波动对机组的稳定运行影响不大；适用于原料气气量小、压力不高的场所。热分离式膨胀机的特点：第42页/共77页3、轻烃生产膨胀机的要求： (1)具有较宽的压力、流量

12、等参数的变工况适应能力。 (2)具有耐液滴的冲蚀性，并在凝液产生时不影响膨胀机的性能。 (3)具有良好的安全防护系统，最好采用全封闭结构。 (4)采用可防止轻烃对润滑油稀释的密封装置。 (5)综合考虑运行效率，现场条件等因素。第43页/共77页 一般在相同情况下，优先选用转动喷嘴热分离式膨胀机；在水电供应有保证的矿区，多采用增压风机制动的透平膨胀机。第44页/共77页四、换热设备：冷凝器蒸发器换热设备换热器1、冷凝器 将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气进行冷却，使其成为饱和或过冷液体的装置。第45页/共77页轻烃生产中常用的冷凝器有：水冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器（1）水冷却式冷凝器： 冷却水可

13、一次性使用，也可循环使用。常用的有卧式和立式两种，工作时，制冷剂在壳内管外，冷却水在管内，两种介质逆向流动。第46页/共77页立式水冷却冷凝器卧式水冷却冷凝器水冷却式冷凝器的结构图第47页/共77页卧式水冷却式冷凝器的结构图第48页/共77页（2）空气冷却式冷凝器： 工作时，空气在管外，制冷剂在管内冷凝，两种介质逆向流动。第49页/共77页2、蒸发器 制冷剂蒸发的设备。蒸发器的种类： 按提供液体方式的不同分为：满液式干式循环式喷淋式第50页/共77页 按结构不同分为：U形管式直管式螺旋管式 按冷却方式不同分为：液体冷却式空气冷却式 目前常用的是卧式满液式蒸发器。第51页/共77页卧式满液式蒸发

14、器结构示意图：第52页/共77页 满液式蒸发器的壳内管外充满了液态制冷剂，管内为冷却水，冷却水吸收制冷剂蒸发产生的热量。卧式满液式蒸发器的特点： 制冷剂与传热面接触充分，换热系数大，但制冷剂的一次注入量较大，液柱产生的静压会给制冷剂的蒸发造成不良影响。第53页/共77页干式满液式蒸发器结构示意图：第54页/共77页干式满液式蒸发器的特点： 制冷剂液体在传热管内完全汽化，冷却水在传热管外，吸收制冷剂蒸发产生的热量。 干式蒸发器充液量小，当保证制冷剂流动时其润滑油会顺利返回到压缩机内的。第55页/共77页立式、螺旋管式、液体冷却式第56页/共77页卧式、空气冷却式第57页/共77页3、换热器用来实

15、现热量交换与传递的设备。第58页/共77页盘管式换热器第59页/共77页翅片式换热器第60页/共77页管壳式换热器第61页/共77页第三节 轻烃生产操作一、操作压力的确定：1、冷凝压力： 冷凝压力的确定：一方面要考虑外输压力，另一方面还要考虑冷凝液分割时稳定操作的压力。2、冷凝温度： 冷凝温度的确定：对于以回收C3以上的轻烃装置，一般在C3冷凝率增长由快变慢的转折点附近。第62页/共77页二、装置的投产：1、浅冷装置的投产： （1）投产前的准备： 检查各种设备、仪器、仪表应灵活好用。 检查系统各物料应达到正常投产要求。 检查系统流程应畅通。 检查系统各阀门开关应灵活，位置应正确。 与相关岗位取

16、得联系，做好投产准备。第63页/共77页 （2）投产： 将吸收器、冷凝器、精馏塔顶冷凝器等处的冷却水阀门打开到1/3-1/2的位置。 打开二级三相分离器底部乙二醇出口、贫富乙二醇换热器进口、乙二醇加热器进出口、乙二醇闪蒸罐进出口、水分馏塔乙二醇进出口、乙二醇储罐进出口、乙二醇泵进出口、一级分离器后乙二醇注入等处的阀门，导通乙二醇流程。 加入乙二醇是避免原料气冻结和水化物的生成。第64页/共77页 启动乙二醇泵。 打开蒸发器进出口阀门，缓慢打开氨液供液调节阀。 打开浓氨水储罐进出口、氨水换热器进出口等处阀门，导通氨水流程。 将氨液位控制在60%-80%的范围内。 打开氨塔蒸气的进出口阀门，使塔的

17、温度缓慢上升，升温速度不超过60C/h。第65页/共77页 当发生器压力升至约0.4MPa时，启动氨水泵。 打开氨水调节阀，调节发生器和浓氨罐的液位，当发生器压力升至0.8MPa时，缓慢打开塔顶氨气出口阀门。 根据需要，调节吸收器、冷凝器和精馏塔顶冷凝器等处的冷却水进出口阀门，将冷却水系统调节到正常运行范围。第66页/共77页2、深冷装置的投产： （1）投产前的准备： 检查各种设备、仪器、仪表应灵活好用。 检查燃气轮机的压缩机燃料系统、冷却水系统、甲醇系统、乙二醇系统、排污和火炬系统、余热回收系统、蒸汽和凝结水回收系统、安全和消防系统、供电系统等应完好。 将仪表风压力控制在0.6-1.0MPa

18、。 仪表风:也叫仪表气源,是为气动仪表提供动力源的介质。仪表风应是无油、清洁、干燥的压缩空气。第67页/共77页 将需要复位的自动控制阀复位。 导通装置工艺流程。 （2）原料气压缩系统的投产： 启动冷凝器。 启动原料气压塑机组。 建立原料分离器的正常液位。 原料气经压缩、冷却、分离后，为下一工艺环节充压。第68页/共77页 （3）天然气干燥系统的投产： 导通吸附器的阀位，使其处于一床运行，一床再生的状态。 打开脱水系统的充压阀，充满去下游的气管线，当压力平衡后，打开过滤器入口阀，关闭旁通阀。 打开脱水系统的充压阀，对准备投入吸附的干燥器充满。 启动再生气体冷却器，将温度调节到给定值。第69页/

19、共77页 导通再生气流程，将处于再生状态的干燥器逐渐加压到再生压力值。 启动再生气加热器，调节旁通阀的开度，使进入再生干燥床层的气体温度逐渐达到给定值。 将干燥器再生程序调到自动控制。 （4）深冷系统的投产： 用干燥气吹扫低温部分至少24h，到取样合格为止。第70页/共77页 对制冷系统的塔、容器、冷箱等进行对火炬系统的定期排放点取样直至合格。 天然气走膨胀机的旁通阀，用原料气对制冷系统进行增压。 导通干气外输系统，关闭火炬放空管线，导通制冷系统的流程，使原料气进入制冷装置。 将再生气由原料气换成贫气。 手动调节节流阀制冷，对制冷系统缓慢加载，当节流后温度接近273-274K时，启动膨胀机。第71页/共77页 调剂膨胀机的喷嘴阀、副线阀、回流阀，调节膨胀机的转速。 逐渐关小分离器的手动液位调节阀，手动阀全关后转入自动控制。 通过排放、回流，使冷箱建立