分析膨脹法輕烴回收的過程模擬及其應(yīng)用

O賈振冬(油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司 遼寧盤錦 124008)

分析膨脹法輕烴回收的過程模擬及其應(yīng)用

O賈振冬
(油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司 遼寧盤錦 124008)

天然氣是我國的重要資源，是影響社會(huì)安定和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。天然氣是一種具有性能可靠、潔凈、清潔的能源，是生產(chǎn)生活中的重要部分。天然氣主要是由低飽和烴為主的烴類，并以甲烷為主。而輕烴是天然氣的開采和深加工過程中副產(chǎn)物，如不能得到有效的回收，會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)和損失，因此，需要科學(xué)的展開回收工藝對(duì)輕烴進(jìn)行回收利用。以下本文就膨脹法輕烴回收展開探討，并對(duì)其的回收過程進(jìn)行模擬分析，結(jié)合膨脹法的實(shí)際情況對(duì)其的具有應(yīng)用進(jìn)行闡述，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。促使輕烴可以得到有效的回收，并切實(shí)將輕烴轉(zhuǎn)換為氣體燃料，為生活和工業(yè)生產(chǎn)提供能源，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。

膨脹法；輕烴回收；過程模擬；應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步與完善，國內(nèi)天然氣開采技術(shù)得到了有效的提升，這也使得天然氣的開采量和應(yīng)用量得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化，但是在實(shí)際的天燃?xì)忾_采和深加工的過程中，會(huì)由一部分副產(chǎn)物生產(chǎn)：輕烴。如果不能有效的對(duì)輕烴的回收工藝，必然會(huì)導(dǎo)致天然氣資源的損失，不符合綠色經(jīng)濟(jì)和低碳環(huán)保理念的需求。因此，需要科學(xué)的對(duì)輕烴的回收方法進(jìn)行選擇，使得輕烴可以得到有效的利用，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。膨脹法是輕烴回收的重要方法，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要科學(xué)的對(duì)其回收輕烴的過程進(jìn)行模擬，促使膨脹法的應(yīng)用質(zhì)量和應(yīng)用效率可以得到有效的提升，實(shí)現(xiàn)輕烴的有效回收。

一、輕烴回收意義及膨脹法過程模擬的相關(guān)概述

1.輕烴回收的目的及意義

天然氣是我國重要的戰(zhàn)略資源，主要是由氣態(tài)甲烷構(gòu)成，是現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中的重要燃料和原料，是一種具有潔凈、高效、熱值高的能源，可以采用長輸管道的儲(chǔ)運(yùn)方式，減少對(duì)大氣的污染，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

但是天然氣在實(shí)際的開采過程和工業(yè)生產(chǎn)過程中，會(huì)導(dǎo)致一部分的輕烴不能得到有效的應(yīng)用，因此，需要科學(xué)的展開輕烴回收工程，科學(xué)的對(duì)輕烴回收技術(shù)進(jìn)行影響，減少輕烴的浪費(fèi)，提高資源的利用效率。

2.輕烴回收的過程模擬

在實(shí)際的輕烴回收過程中，需要科學(xué)的展開輕烴回收的過程模擬，為了實(shí)現(xiàn)輕烴回收的過程模擬，需要科學(xué)的對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行使用，并結(jié)合回收的具體方法，科學(xué)的對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建。其中，數(shù)學(xué)模型主要是由物料、能量、相平衡等構(gòu)成的，結(jié)合流程計(jì)算對(duì)輕烴的各個(gè)平衡進(jìn)行計(jì)算，從而使得輕烴的回收質(zhì)量和回收效果可以得到提升。輕烴回收的過程模擬，可以應(yīng)用到工藝參數(shù)的優(yōu)化、回收過程中的操作與設(shè)計(jì)問題。促使輕烴可以得到綜合利用。

二、輕烴回收的過程工藝計(jì)算

輕烴回收的工藝計(jì)算是過程模擬的基礎(chǔ)，在實(shí)際的過程工藝計(jì)算的過程中，需要科學(xué)的對(duì)單元模型進(jìn)行構(gòu)建，并根據(jù)模型和相關(guān)條件進(jìn)行控制，確保計(jì)算的結(jié)果具有代表性，為輕烴的回收提供參考。

1.狀態(tài)方程與平衡過程

結(jié)合輕烴的特點(diǎn)，天燃?xì)獾母碑a(chǎn)物輕烴主要呈液態(tài)特性，需要科學(xué)的對(duì)液體的狀態(tài)方程進(jìn)行分析，對(duì)輕烴的壓力、體積和溫度等進(jìn)行描述，并結(jié)合這些具體參數(shù)的實(shí)際情況，對(duì)輕烴的狀態(tài)方程進(jìn)行改進(jìn)，從而使得狀態(tài)方程可以具有代表性，能夠?qū)p烴的實(shí)際情況進(jìn)行表述，促使膨脹法回收輕烴的質(zhì)量可以得到提升。

膨脹法回收輕烴的過程中，需要科學(xué)的對(duì)物料、能量、相平衡等的平衡過程進(jìn)行計(jì)算。通過泡點(diǎn)計(jì)算、露點(diǎn)計(jì)算、部分冷凝和氣化計(jì)算等內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算，從而獲得輕烴平衡過程中的具體內(nèi)容，為輕烴的過程模型建立提供參考。

2.輕烴回收工藝單元計(jì)算

輕烴回收工藝單元是實(shí)現(xiàn)膨脹法輕烴回收的重要部分，在實(shí)際的計(jì)算過程中，需要對(duì)各個(gè)不同的單元進(jìn)行計(jì)算。其中主要有：增壓單元工藝計(jì)算、制冷單元工藝計(jì)算、換熱單元計(jì)算、精餾單元計(jì)算。

(1)增壓單元工藝計(jì)算，泵是膨脹法輕烴回收中的重要設(shè)備，主要是為液體提供壓力，促使工藝可以順利的實(shí)施，泵單元的計(jì)算，通過對(duì)功率和效率、揚(yáng)程、流量等的綜合計(jì)算，為泵的選型提供參考，促使泵的選型可以與膨脹法回收相符合。此外，壓縮機(jī)同樣是實(shí)現(xiàn)膨脹法的有效設(shè)備，有壓縮機(jī)對(duì)天然氣進(jìn)行增壓，促使其可以滿足回收輕烴的需求。壓縮機(jī)單元的計(jì)算過程匯總，可以結(jié)合動(dòng)力學(xué)計(jì)算物料平衡等，促使壓縮機(jī)可以滿足膨脹法的輕烴回收需求。

(2)制冷單元工藝計(jì)算，絕熱閃蒸工藝是膨脹法中的關(guān)鍵工藝，是一個(gè)重要的熱力過程，結(jié)合閃蒸的閃蒸程序情況，科學(xué)的對(duì)氣化率等進(jìn)行計(jì)算，最終得到節(jié)流后溫度可以。并根據(jù)獲得的具體的闡述對(duì)膨脹法進(jìn)行調(diào)整，提高工藝的有效性。膨脹制冷工藝主在確保對(duì)外做功不便的情況下，對(duì)氣體進(jìn)行壓縮和制冷。在進(jìn)行膨脹制冷單元計(jì)算時(shí)，可以結(jié)合熵的實(shí)際變化情況對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，從而獲得絕熱效率。

(3)換熱器單元和精餾單元的計(jì)算，通過傳熱率和熱量衡算等內(nèi)容計(jì)算換熱氣的單元的具體參數(shù)。結(jié)合相平衡、物料平衡和能量平衡等對(duì)精餾單元進(jìn)行計(jì)算。

三、膨脹法輕烴回收過程的模擬

結(jié)合膨脹法的工藝回收單元計(jì)算和條件控制的情況，科學(xué)的對(duì)膨脹法輕烴回收過程中的模型進(jìn)行構(gòu)建，促使過程模型具有良好的代表性，可以有效的對(duì)膨脹法輕烴回收進(jìn)行代表，并根據(jù)模型科學(xué)的膨脹法輕烴回收過程進(jìn)行完善，提高回收效率，提高安全系數(shù)。

模型建立

(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元圖，在進(jìn)行模型建立之前，需要科學(xué)的對(duì)膨脹法輕烴回收的工藝流程圖進(jìn)行分析，并且回收流程圖可以順利轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)單元圖，將工藝流程中的不同工藝和設(shè)備，用單元結(jié)構(gòu)的方式表示，用A表示單元，用S表示物流，為模型建立提供參考。膨脹法輕烴回收的流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元圖如下所示。

圖1 膨脹法輕烴回收的流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元圖

(2)結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)單元圖轉(zhuǎn)換完成后，根據(jù)數(shù)學(xué)方法對(duì)結(jié)構(gòu)單元圖與各股物流之間的關(guān)系進(jìn)行闡述。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型的表述，可以采用矩陣的方式對(duì)其進(jìn)行表示，綜合的對(duì)物流號(hào)和單元號(hào)進(jìn)行闡述，并將負(fù)數(shù)代表流出的物流。并根據(jù)膨脹法的工藝單元計(jì)算的實(shí)際情況，合理的對(duì)其進(jìn)行輸出，從而獲得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。其具體如下所示：并采用RP矩陣的形式對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行表述：

(3)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合獲得的結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)單元圖，及其工藝單元的計(jì)算結(jié)構(gòu)，綜合對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行解讀，最終形成具有代表性的膨脹法輕烴回收過程的模擬數(shù)學(xué)模型，其具體如下所示：

(4)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的求解，在獲得系統(tǒng)方程后，需要根據(jù)實(shí)際的熱膨脹回收情況，科學(xué)的對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分解，將其分成具有代表性的模塊，并分別對(duì)不同的模塊進(jìn)行求解。分解求解過程中，需要科學(xué)的對(duì)物流切入點(diǎn)進(jìn)行選擇，從而使得計(jì)算準(zhǔn)確性和可靠性可以得到提升。此外，系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型并由計(jì)算機(jī)展開相關(guān)驗(yàn)證計(jì)算，從而有效的獲得最終的解。求解時(shí)，可以采用序貫?zāi)K法展開，充分應(yīng)用結(jié)構(gòu)單元圖，并根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的具體內(nèi)容，按照順序展開模擬計(jì)算，

四、膨脹法輕烴回收過程模擬的應(yīng)用

膨脹法輕烴回收過程模擬具有十分重要的作用，可以有效的對(duì)輕烴回收提供參考，及時(shí)對(duì)回收中的一些問題進(jìn)行處理，促使輕烴回收質(zhì)量和回收效率可以得到有效的提升。例如：某化工企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)23200Nm3/d的天然氣的，輕烴的回收使用，采用膨脹法對(duì)輕烴展開回收工藝，其中，天然氣的壓力位0．15MPa，初始溫度為28℃。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)膨脹法輕烴回收的過程進(jìn)行模擬。該化工企業(yè)在實(shí)際的模擬過程中，有效的對(duì)模型的目標(biāo)和約束條件進(jìn)行控制，采用LPGProcess軟件對(duì)影響輕烴回收的因素進(jìn)行分析，結(jié)合輕烴回收過程的模的數(shù)學(xué)模型的解，科學(xué)的對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而有效的提高輕烴回收質(zhì)量的提升。此外，該化工企業(yè)通過對(duì)結(jié)構(gòu)單元圖的構(gòu)建和工藝單元的計(jì)算，科學(xué)的對(duì)膨脹法輕烴回收中的設(shè)備進(jìn)行選擇，科學(xué)的對(duì)制冷溫度和壓力等進(jìn)行操作，促使輕烴的回收效率可以得到有效的提升。

五、結(jié)束語

天然氣是我國重要的能源，具有儲(chǔ)量高、潔凈、安全、污染低的特點(diǎn)，可以廣泛的應(yīng)用到城鎮(zhèn)居民日常生活中，還可以大范圍的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，作為工業(yè)生產(chǎn)的主要原料，實(shí)現(xiàn)天然氣的深加工。但是在實(shí)際的天然氣生產(chǎn)和深加工過程中，輕烴不能得到有效的回收和利用，造成大量的資源流失。為此，需要科學(xué)的展開輕烴的回收，采用膨脹法的方式對(duì)輕烴進(jìn)行回收，分析膨脹法輕烴回收的過程模擬，并結(jié)合過程模擬的解，科學(xué)的回收工藝進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)輕烴的有效利用，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]于長福.膜膨脹機(jī)耦合冷凝技術(shù)回收輕烴的流程優(yōu)化[D].大連理工大學(xué),2011.

[2]胡麗春.某輕烴回收單元裝置改造方案研究[D].西南石油大學(xué),2014.

[3]周妍妤. LNG接收站輕烴回收工藝研究[D].西南石油大學(xué),2015.

[4]張東華,賀瑞萱.輕烴回收工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].廣州化工,2014,v.4208:22-25.

Analysis on the Process Simulation of Ilatometry Light Hydrocarbon Recovery and Its Application

Jia Zhendong

（Oilfi eld economic trade real estate corporation,Liaoning Panjin,124008）

Natural gas is the important resources in China and it is the key factors that affect social stability and economic progress. Natural gas the energy with the characteristics of reliable performance and cleanness and it is the important part in production and living. Natural gas is the hydrocarbon mainly made up with low saturated hydrocarbon, which gives priority to methane. Besides, light hydrocarbon is the by-product in the process of natural gas mining and deep-processing,which can lead to a waste and loss of resources,if it cannot get a effective recycle , therefore, it needs scientif c process for light hydrocarbon recycle and application. This paper will take analysis on dilatometry light hydrocarbon recovery and also take simulation on its recovery process, combined with the actual situation of dilatometry to take exposition on its specif c application to provide reference for relative technicist.The aim is to make light hydrocarbons get effective recycle, and actually converts light hydrocarbon to gas fuel providing energy for life and industrial production and achieve the comprehensive utilization of resources.

dilatometry；light hydrocarbon recovery；process simulation；application

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