高压吸收塔工艺回收天然气凝液的模拟分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期蒋洪等：高压吸收塔工艺回收天然气凝液的模拟分析7高压吸收塔工艺回收天然气凝液的模拟分析蒋洪，何愈歆，王军(1．西南石油大学，四川成都610500；2．中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085)摘要：传统的天然气凝液回收流程中吸收塔的压力设置受分馏塔(脱甲烷塔，脱乙烷塔)压力的限制，当所处理的原料气压力高于6MPa，CO：量分数超过5％时，膨胀机的膨胀比很大，导致天然气凝液回收装置的能耗较大、膨胀机出121及吸收塔塔顶塔板处容易发生CO：冻堵。高压吸收塔工艺中吸收塔与分馏塔的操作压

2、力可单独设置，吸收塔的操作压力较高，降低了外输干气的再压缩功率，膨胀机出口及吸收塔塔顶塔板处的操作工况远离了CO：固体的形成条件。研究实例表明：与传统的凝液回收流程相比，高压吸收塔流程中外输干气的再压缩功率降低了26．1％、吸收塔的CO：冻堵温度裕量升高了l9．45℃、主换热器的热利用率提高了7．7％、丙烷回收率高达99．3％。关键词：天然气；透平膨胀机；凝液回收；NGL；高压工艺；二氧化碳；吸收塔；分馏塔中图分类号：TQ015文献标识码：A文章编号：1001—9219(2011)03-07．05天然气凝液回收主要是采用透平膨胀机制冷的能量

3、利用率很高，基本上能够回收天然气中所有工艺与丙烷预冷加透平膨胀机的联合制冷工艺[1J。的丙烷。国内的天然气凝液回收工艺较单一、回收率较低、双塔工艺中吸收塔的操作压力比脱乙烷塔的能耗较高，对高压高含CO：天然气的凝液回收装操作压力稍微低一些(大约低0．2MPa～0．3MPa)。为置，缺乏设计与工程运行经验。传统的凝液回收工了降低外输干气的再压缩功率，吸收塔的操作压艺在处理高压高含CO原料气时存在回收装置能力应尽可能的高。然而，采用传统的双塔工艺，吸耗较大、主换热器热利用率不高及膨胀机出口与吸收塔的操作压力有一个上限，即脱乙烷塔的临界收塔顶部易

4、发生CO冻堵等问题。本文分析了高压压力条件。脱乙烷塔必须在低于该临界压力的条吸收塔工艺在回收高压高含C0天然气中的凝液件下操作以避免其分离效率降低，同时保持物相时所具有的优势：由于吸收塔的压力较高，膨胀机的稳定性。典型的脱乙烷塔的最大操作压力为出口与吸收塔顶部温度较高，远离了CO固体的形2．9MPa～3．3MPa，这可以通过BL_Bv操作线得出[3]。成条件，提高了主换热器的热利用率，同时降低了对于进气压力为5．2MPa-6．9MPa的原料气，可采外输干气的再压缩功率，装置的能耗也大大降低。用透平膨胀机将气体压力降至脱乙烷塔理想的操本文的研

5、究对推动我国天然气凝液回收工艺的设作压力范围内。然而，若进气压力高于6．9MPa的计与应用具有一定现实意义，为回收高压高含CO话，膨胀机产生的压降过大，需要消耗很高的外输天然气中的凝液提供技术支持。干气再压缩功率，凝液回收装置的能耗较大，其经济性大大降低。1传统的凝液回收流程1．2乙烷回收流程1．1丙烷回收流程由于回收天然气中的乙烷所需要的冷凝温度目前，工业上普遍采用双塔工艺来回收天然气较低，一般是采用膨胀机制冷加丙烷预冷的工艺回中的丙烷及以上重组分，传统的丙烷回收流程如图收天然气中的乙烷及以上重组分，制冷温度可低于1所示。该流程的实质是采

6、用脱乙烷塔回流罐的过一100~C，传统的乙烷回收流程如图2所示。乙烷回收冷气相回流到吸收塔，利用进料中的甲烷和乙烷吸装置中最值得关注的就是CO冻堵问题与脱甲烷收膨胀机出口气体中的丙烷等重组分，同时还起到塔侧线重沸器或塔底重沸器的热负荷。当设计的乙气化制冷的作用，充分利用了冷量[21。这种处理工艺烷回收率为80％，原料气中的C0：量分数超过1．5％时，很容易在膨胀机出口及脱甲烷塔塔顶处形收稿日期：2010—10．20；作者简介：蒋洪(1965一)，男，副教授，电话028—61600846、13880578669，电邮jihos@l63．COr

7、n。成C0：固体，造成管线和塔板的冻堵t4]；脱甲烷塔塔学兔兔www.xuetutu.com8天然气化工2011年第36卷J{脱i乙烷：塔：图1传统的丙烷回收流程Fig．1Conventionalpropanerecoveryprocess图2传统的乙烷回收流程Fig．2Conventionalethanerecoveryprocess底产品中的C0含量也很容易超过其质量标准。脱2高压吸收塔流程甲烷塔的操作压力过高会导致重沸器的热负荷过为了解决传统流程在回收高压高含CO原料大，传统的脱甲烷塔的操作压力一般在2．8MPa左气中的凝液时出现的凝

8、液回收装置能耗过大、易发右，根据实际的气质条件和乙烷回收目标的不同会生CO冻堵以及主换热器热利用率不高等问题，可有所差异。当处理高压原料气时，膨胀机出口的压采用高压吸收塔流程(H