影響輕烴回收裝置效益的原因分析

胡繼承

江漢油田分公司江漢采油廠集輸大隊

影響輕烴回收裝置效益的原因分析

胡繼承

江漢油田分公司江漢采油廠集輸大隊

目前輕烴回收裝置運行相對不穩定，輕烴回收效率低。因此，要想使輕烴回收裝置的能耗降低，輕烴回收率提升，就必須在回收過程中設定適合輕烴回收的壓力與冷凝溫度，并且在對輕烴回收裝置的運行參數進行設定的時候，要對裝置能耗及丙烷以上的回收量進行科學合理的綜合考慮。基于此，文章就 影響輕烴回收裝置效益的原因進行簡要的分析，希望可以提供一個有效的借鑒，從而更好的保證輕烴回收裝置的效益。

輕烴回收裝置；影響原因；措施

1.影響輕烴回收裝置的因素分析

1.1 天然氣丙烷以上組分與壓力、冷凝溫度的影響關系

天然氣由于組分不同，它們在壓力、溫度等條件一樣時，液化率也會不一樣。通常，天然氣含C3組分越多，液化率越高。但當溫度降低、壓力增加時，液化率有所提升，這種增加并不成比例。液化率在低壓、高溫的環境下，有較大的增長幅度，當壓力不斷升高、溫度不斷下降時，二者液化率的增幅均會有所下降。因此，在裝置具有較低的操作壓力時，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了很大的挑戰。

1.2 壓力、冷凝溫度對輕烴回收率的影響

丙烷以上組分的回收量上升的趨勢并不完全一樣，由圖1分析可以看出，在這個壓力范圍中，乙烷以下組分的增加是輕烴回收量增加的關鍵組成。在壓力是某個值時，輕烴回收量會隨著冷凝溫度的下降而呈現線性上升的趨勢，乙烷以下組分回收量的變化趨勢與此相似，丙烷以上組分的回收量在冷凝溫度低于-30℃的時候就不會隨著溫度的下降而增加。因此，要想保障輕烴回收裝置運行的經濟性，就不能無限制地降低冷凝溫度。

1.3 凝溫度、壓力對裝置的能耗分析

裝置總能耗隨著增壓機出口的壓力而增長，當壓力超過2.0MPa能耗的增長幅度變慢，這是由于壓力越高，膨脹機回收的能量越多所致。以壓力為2.0MPa為例，隨著蒸發器出口溫度的降低，裝置總能耗呈逐漸增加趨勢，不同溫度范圍能耗的增長幅度不同，由圖可見，溫度從10℃降到0℃的過程中，能耗增長較快;當冷凝溫度從0℃降到一15℃時，曲線斜率稍有起伏，但比較平穩，能耗增長幅度趨于緩和，溫度超過一15℃，曲線斜率開始變化，當溫度進一步降低，低于一20℃時，曲線斜率變化劇烈，能耗增加變快，一20℃明顯是曲線的一個拐點，這是由于溫度越低，氟利昂制冷系統制造低品位冷量所需的功耗越大造成的。

輕烴回收裝置的壓力越高，其能耗越大。-15℃是3.0MPa曲線的拐點溫度，-20℃是2.0MPa曲線的拐點溫度，二者相比可知壓力越大，具有越高的拐點溫度。而對于1.40MPa曲線，沒有出現拐點，因此，1.40MPa對應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，其所對應的拐點溫度也不一樣，要想使輕烴回收過程的能耗降至最低，就必須把各個壓力曲線的拐點溫度作為輕烴回收裝置的冷凝溫度。

2.改造輕烴回收裝置生產工藝的具體措施

2.1 改造原油伴生氣裝置的工藝流程

輕烴回收裝置中，原油伴生氣具有非常重要的作用，因此必須對原油伴生氣的裝置工藝進行合理的改造。過濾式分離器將裝置內的原油伴生氣中的水除去，同時也要除去原油伴生氣中存在的小部分烴和少量的固態雜質，并將氣相注入二級往復式壓縮機組。注意如果需要用到兩臺以上的壓縮機必須使用并聯，使用二級復式壓縮機組對其進行增壓。經過冷卻之后，壓縮機出口處的氣體就可以進入換熱器，如果使用兩臺以上的換熱器必須使用串聯。使用換熱器對其進行頂冷，然后再將經過頂冷的氣相輸入三相分離器，分離器能夠去除氣相中的小部分液態氫和冷凝水。之后再將其輸入換熱器進行冷量回收，再將其外輸。使用換熱回收器來收集液相，對其進行能量回收之后將其輸入脫乙烷塔，經過塔頂氣換冷之后，得到干氣并進行外輸。脫乙烷塔會對塔底的液相進行2次分割，從而得到少量的輕烴和液化氣。

2.2 改造換熱器

換熱器的選擇對于改造輕烴回收裝置的生產工藝非常重要。一般使用氨制冷壓縮機作為輕烴回收的主要裝置，因此必須對其蒸發溫度和型號予以足夠的重視。要注意蒸發溫度是否合理，以及什么型號的壓縮機具有最好的冷凍效果等等。一般情況下干氣外輸的溫度約為21℃，蒸發溫度約為零下20℃至零下30℃。要對二者溫度的偏差進行仔細的估量，然后進行相應的改造，使輕烴的收率得到提高。對于輕烴回收裝置中能量回收率較低的問題，不僅要考慮到換熱器的型號，還要考慮到低溫部分的保溫效果，例如閥門、工藝管線等是否具有良好的保溫效果。當前大部分的工藝管線都是用巖棉來進行保溫，保溫效果不高，造成較多的能量流失，甚至造成周圍的結冰。因此應該使用有良好的保溫效果的保溫材料，使裝置中的能耗得到進一步降低。

2.3 改造制冷裝置

對制冷裝置的改善非常重要，是改造輕烴回收裝置生產工藝中的一項重要內容。首先，要對輕烴回收裝置中的淺冷裝置進行改造，將氣壓的壓縮控制在1.2—1.SMPa之間，可以使用氨吸收制冷或者氨壓縮制冷的方式來進行制冷。其次，通過冷卻油天氣的方式進行輕烴的回收，并將溫度控制在零下19—25攝氏度之間。如需增加一套膨脹機組壓縮設備，就應該對制冷的溫度進行相應的調整，一般以零下55—75℃為宜。這樣可以對淺冷干氣內的干氣和液化氣進行回收，不僅能夠使回收裝置改造的成本得到壓縮，還可以使輕烴回收裝置所產生的干氣內產量得到大幅度的提高，將其提供給乙烯工業作為生產原料。

綜上對裝置液化率和能耗的影響因素分析可以得到，在壓力、冷凝溫度變化時，輕烴回收率的變化規律。因此在確定裝置的運行參數時，要綜合考慮丙烷以上的收率和裝置的能耗。

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[3]袁宏偉.伴生氣輕烴回收裝置工藝設計[J].中國石油和化工，2016，S1：111.