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(pán)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(pán)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。

1.天然氣主要單組份的冷凝特性分析

主要針對(duì)我國(guó)常見(jiàn)的3種天然氣單組份的冷凝特性進(jìn)行分析。3種常見(jiàn)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(guò)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(lái)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。

2.天然氣丙烷以上組分與壓力、冷凝溫度的關(guān)系

這3種天然氣由于組分不同，它們?cè)趬毫Α囟鹊葪l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(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

3.壓力、冷凝溫度對(duì)輕烴回收率的影響

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(wú)限制地降低冷凝溫度。

4.壓力、冷凝溫度對(duì)輕烴回收裝置能耗的影響

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(shuō)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(kāi)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(shuō)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(méi)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(guò)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。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)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(guò)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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