【摘要】：針對某油氣田原輕烴回收工藝存在的設(shè)備數(shù)量較多、綜合能耗較大等問題,基于該油田開采的油氣進站壓力較高的特性,利用主流的膨脹深冷分離法對該油氣田原“輔冷+DHX”工藝進行優(yōu)化改進。通過仿真模擬,部分干氣循環(huán)工藝(RSV)具有更好的原料適應(yīng)性以及操作靈活性,在不同進料條件下都能取得較高收率,并且能夠靈活改變操作模式。論文以RSV工藝特征為基礎(chǔ),對工藝內(nèi)部物流換熱進行高效集成,提出了一種新的輕烴回收工藝。以工藝最佳經(jīng)濟效益為目標,以產(chǎn)品質(zhì)量和回收率為約束,建立工藝優(yōu)化模型,并編制SQP算法對新工藝進行優(yōu)化,得出新工藝最佳經(jīng)濟效益下的最優(yōu)操作工況,同時對新工藝和原工藝的用能情況以及經(jīng)濟性進行對比分析。通過換熱網(wǎng)絡(luò)匹配發(fā)現(xiàn),原工藝中物流跨夾點傳熱量為1433.3 kW;而新工藝省去了復(fù)雜的丙烷制冷系統(tǒng),并且按照“溫度對口,梯級利用”原則,恰當匹配各溫度段物流換熱,最大限度地實現(xiàn)能量高效集成,回收系統(tǒng)的內(nèi)部冷量,降低工藝總能耗,使得系統(tǒng)的整體(火用)效率達到68.49%,相比于原工藝提高了6.7%,且運行成本從2732.6元/h降至2241.8元/h。新工藝相比于原工藝,C_3~+產(chǎn)品的收率從97%增至99%,產(chǎn)品收益從96696.8元/h增加至97461.7元/h,總體經(jīng)濟效益增加了約1255.7元/h,且無CO_2結(jié)冰風險,新工藝是安全可行的。此外,新工藝能夠根據(jù)不同的外部市場條件,靈活的選擇回收C_2~+或者C_3~+產(chǎn)品,獲得更大的經(jīng)濟效益。論文基于實際天然氣輕烴分離項目,提出了基于干氣回流特征的膨脹制冷工藝,通過建模及參數(shù)優(yōu)化,更加透徹地了解工藝內(nèi)在規(guī)律。新工藝降低了生產(chǎn)能耗,用能方式更為合理,并且提高了輕烴回收率和經(jīng)濟效益,可為油氣田輕烴回收工藝的設(shè)計和生產(chǎn)實踐提供理論依據(jù)和參考價值。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ221
【圖文】：

熱物流液化氣塔頂 LPG 產(chǎn)品 56.15 35 2.334 5.209×106.843液化氣塔頂 C5+產(chǎn)品 170.37 35 0.323 4.303×1050.883液化氣塔頂冷凝物流 64.46 56.15 ── 5.522×106184.52一級壓縮干氣 106.17 35 ── 1.069×10740.44二級壓縮干氣 95.88 35 ── 9.272×10642.20冷物流吸收塔塔頂干氣 -83.15 44.6 17.802 1.721×10737.427閃蒸罐液相 -41.72 8.14 2.409 1.493×1068.318脫乙烷塔底再沸器物流 65.09 67.57 ── 5.159×106557.67液化氣塔底再沸器物流 170.37 171.81 ── 5.656×1061095.07其中，壓縮原料氣和吸收塔塔頂干氣以及閃蒸罐液相在主換熱器和次換熱器進行換熱，脫乙烷塔頂氣體和吸收塔塔頂干氣在副換熱器進行換熱，其他需要加熱或冷卻的物流均通過丙烷制冷機，空冷器以及塔底再沸器進行換熱。工藝換熱網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差取 5℃，根據(jù)表 3-6 中換熱物流信息可以換出冷熱物流負荷曲線以及總負荷曲線分別如圖 3-4 和圖 3-5 所示。

圖 3-5 原輕烴回收工藝中總復(fù)合曲線Figure 3-5 Grand composite curve of streams in original streams由圖 3-4 和圖 3-5 可以看出，原工藝中冷物流復(fù)合曲線與熱物流復(fù)合曲線間傳熱溫差 ΔT 達到最小傳熱溫差（5℃）時對應(yīng)的點有兩個，溫度分別為 175.4℃、170.4℃以及170.4℃、165.4℃，分別為系統(tǒng)冷夾點和熱夾點的溫度。其中，△Hhu min 表示原工藝最小熱公用工程消耗量，為 1571.1 kW；△Hcu min 表示原工藝中最小冷公用工程消耗，為 7934.25kW。同時可以畫出原工藝的換熱網(wǎng)絡(luò)匹配情況如圖 3-6 所示，實際工藝中冷公用工程為 9367.65kW，熱公用工程為 3004.5kW，說明原工藝存在換熱不合理的地方，節(jié)能潛力可達 23.17%。夾點技術(shù)規(guī)定，物流之間不能夸夾點傳熱。通過換熱匹配可以發(fā)現(xiàn)，在整個工藝系統(tǒng)中，脫乙烷塔再沸器與導熱油之間跨夾點傳熱 1433.3 kW，系統(tǒng)內(nèi)部物流間能量匹配有進一步改善空間。

物流類型 物流名稱進口溫度（℃）出口溫度（℃）流量（kg/s）焓值（KJ/h）平均熱容流率(kW/℃)精餾塔塔頂干氣 -83.10 45 20.344 2.002×10743.40閃蒸罐節(jié)流復(fù)熱液相 -71.44 9.29 3.968 5.238×10618.02冷物流 閃蒸罐復(fù)熱氣相 -48 -35 14.511 2.037×10643.53精餾塔塔底再沸器物流 55.46 58.64 ── 2.787×106244.06液化氣塔底再沸器物流 166.35 167.80 ── 6.255×1061199.5其中，壓縮原料氣和精餾塔塔底產(chǎn)品通過再沸器進行換熱，原料氣和精餾塔塔頂干氣以及閃蒸罐氣液相之間的換熱都通過大冷箱實現(xiàn)，液化氣塔頂冷凝和塔底再沸以及LPG，C5+產(chǎn)品冷卻分別通過空冷器、水冷器以及再沸器實現(xiàn)換熱。新工藝中換熱網(wǎng)絡(luò)的最小傳熱溫差取 5℃，根據(jù)表 3-5 中換熱物流信息可以畫出冷熱物流負荷曲線以及總負荷曲線分別如圖 4-7 和 4-8 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2801437