冷油吸收与DHX工艺的比较

第２８卷第３期　２０１０年６月　天　然　气　与　石　油　

Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ　Ａｎｄ　Ｏｉｌ　Ｖ０１．２８．Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．２Ｏ１０　

冷油吸收与ＤＨＸ工艺的比较　李士富，王继强，常志波，王杰武　（西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安７１００２１）　

摘要：为了界定在轻烃回收中冷油吸收工艺和ＤＨＸ工艺的适用范围，以五种原料气用　ＨＹＳＹＳ软件在操作条件相同和Ｃ，收率相同两种情况下，对冷油吸收工艺和ＤＨＸ工艺进行了　比较，结果发现原料气中ｃ　含量低于Ｉｌ％的情况下ＤＨＸ工艺优于冷油吸收工艺，原料气中　ｃ　含量大于ｌ１％的情况下冷油吸收Ｚ－－艺优于ＤＨＸ工艺。可供设计时参考。　关键词：冷油吸收；ＤＨＸ工艺；适应性；能耗；比较　文章编号：１００６－５５３９（２０１０）０３－００３５－０５　文献标识码：Ａ　

改进后的冷油吸收工艺¨　采用稳定轻油为吸　收剂，由于稳定轻油以Ｃ　和Ｃ　为主，分子量小，吸　收能力强，选择性好，对原料适应性强　，特别是原　料气较富的情况下，采用冷油吸收工艺效果更好，可　取得高的ｃ　收率，一般可达９０％～９５％，因而在长　庆油田得到了广泛应用，已建装置达８套之多，取得　了较好的经济效益。ＤＨＸ工艺用于较贫天然气具　有Ｃ　收率高和节能的优势。但两种工艺在什么情　况下应用更合理值得研究。　下面以Ｃ　含量８．６７％～１５．１０％的五种原料　气在两种工艺条件相同及操作条件不同收率相同的　表１原料气组成ｔｏｏ１％　

情况下，用ＨＹＳＹＳ软件计算，对两种工艺进行比较。　１　基础数据　

１．１原料气组成　原料气组成见表１。　

１．２原料气处理量　８８６．６　ｋｍｏＬ／ｈ（０￣１２，１０１．３２５　ｋＰａ）　

１．３主要操作条件　主要操作条件见表２。　表２主要操作条件　

２工艺流程　２．１冷油吸收流程　冷油吸收原则流程见图１。　

收稿日期：２００９－０９—１８　作者简介：李士富（１９３８一），男，辽宁沈阳人，教授级高级工程师，主要从事油气加工工艺研究。电话：（０２９）　８６５９２９６６。　３６　天　然　气　与　石　油　１．原料气；２．压缩机；３．水冷器；４．贫富气换热器；５．原料气丙烷蒸发器；６．低温分离器；７．节流阀；８．脱乙烷塔；９．重沸器；１０．换热器；１１．脱　丁烷塔；１２．重沸器；１３．水冷器；１４．回流罐；１５．回流泵；１６．液化气；１７．塔顶回流；１８．不凝气；１９．稳定轻油；２０．吸收剂泵；２１．水冷器；２２．吸　收剂丙烷蒸发器；２３．液烃泵；２４．分液罐；２５．干气；２６．导热油　图１冷油吸收原则流程图　

压力为２５０　ｋＰａ的原料气（１）进入压缩机（２）　压缩至２　０００　ｋＰａ进入水冷器（３）冷却至３５ｃＣ进入　贫富气换热器（４）温度降至０．０℃，然后进入丙烷蒸　发器（５），在此原料气被冷却至一３０℃进入低温分　离器（６），底部液烃与原料气换热后温度复热至　２５％进入脱乙烷塔下部；顶部气体经节流阀节流至　１　８５０　ｋＰａ进入脱乙烷塔中部，与顶部打入的吸收剂　逆流接触，将其中的Ｃ　组分大部分吸收下来。脱乙　烷塔底液烃在重沸器（９）的作用下蒸出其中大部分　乙烷。脱乙烷后的液烃进入换热器（１０）与稳定轻　油换热后进入脱丁烷塔（１１）中部，在塔底重沸器的　作用下脱出液化气组分。塔底稳定轻油与脱乙烷塔　底油换热后用泵（２０）抽出，经冷却器（２１）冷却至　３５℃后分成两路，一路作为产品出装置，一路与脱乙　烷塔顶气混合进入丙烷蒸发器（２２）冷却至一３０℃　进入分液罐（２４）。分液罐顶部气体经节流阀（７）节　流１　７７０　ｋＰａ进入贫富气换热器（４），复热至２５￣Ｃ出　装置。分液罐底部液烃用泵（２３）抽出，打入脱乙烷　塔顶作为吸收剂完成一个循环。　

２．２　ＤＨＸ工艺流程　ＤＨＸ工艺原则流程见图２。　

１．原料气；２．一级压缩机；３．水冷器；４．二级压缩机；５．大冷箱；６．节流阀；７．低温分离器；８．膨胀机；９．ＤＨＸ塔；１０．小冷箱；１１．液烃泵；１２．脱　乙烷塔；１３．重沸器；１４．导热油；１５．脱丁烷塔；１６．回流；１７．回流罐；１８．回流泵；１９．液化气；２０．不凝气；２１．稳定轻油；２２．丙烷制冷压缩机；　２３．干气　图２　ＤＨＸ原则流程图　

２５０　ｋＰａ的原料气（１）进入一级压缩机（２）增压　至３　５００　ｋＰａ，经水冷器（３）水冷后温度降至４５℃，然　后进入二级压缩机（４）增压至４　３２０　ｋＰａ，经水冷器　（３）冷却至３５℃，进入大冷箱（５）温度降至一３０℃　进入低温分离器（７）。低温分离器（７）底部液烃经　节流阀（６）节流至２　１００　ｋＰａ，进入大冷箱与原料气　换热，温度复热至１０℃进入脱乙烷塔（１２）下部；低　

温分离器（７）顶部气体进入膨胀机（８），膨胀至　１　８００　ｋＰａ进入ＤＨＸ塔（９）下部，与顶部进入的液烃　逆流接触，原料气中的Ｃ　以上组分绝大部分被吸　收。ＤＨＸ塔底部液烃用液烃泵（１１）抽出打入脱乙　烷塔（１２）的顶部，在塔底重沸器（１３）的作用下，脱　出多余的乙烷。塔顶脱出的富含乙烷的气体进入小　冷箱（１０）与ＤＨＸ塔顶干气换热后进入ＤＨＸ塔顶　第２８卷第３期　李士富，等ｌ冷油吸收与ＤＨＸ工艺的比较　３７　部，完成一个循环。出小冷箱后的干气进人大冷箱　与原料气换热后温度为２５￣Ｅ去外输。脱乙烷塔底　脱乙烷后的液烃靠自压去脱丁烷塔（１５），在塔底重　沸器的作用下蒸出液化气组分，再经水冷器（３）冷　却至３５￣Ｃ进入回流罐（１７），然后用回流泵（１８）抽　出，一部分打入塔顶作回流（１６），一部分作为产品　（１９）出装置。塔底稳定轻油（２１）经水冷器（３）冷却　至３５ｃＣ出装置。　丙烷循环系统：液态丙烷压力为１　５９０　ｋＰａ经节　流阀（６）节流至１０３　ｋＰａ进人大冷箱（５）用丙烷对　原料气进行冷却，汽化后的丙烷温度一６￣Ｃ左右进入　丙烷压缩机（２２），压缩至１　６００　ｋＰａ进入水冷器（３）　冷却至３５Ｃｃ进入节流阀，完成一个循环（省略了丙　干气　原料气　６０　陌　Ｉ　２００　▲　。　６９　烷储罐）。　因为该工艺与冷油吸收工艺不同，稳定轻油的　量很少，与脱乙烷塔底液烃换热温度只提高２～　３ｃｌＣ，因此流程中不设换热器。　

３　ＨＹＳＹＳ软件计算模型　

３．１冷油吸收模型　冷油吸收ＨＹＳＹＳ软件计算模型见图３。　

３．２　ＤＨＸ模型　ＤＨＸ工艺ＨＹＳＹＳ计算模型见图４。　

霹　１　ｔ。

。　ｐ　ｆ　图３冷油吸收ＨＹＳＹＳ计算模型　

千　—二＝二二二二　：　６　００　１０２　１　ｌ　

４　计算结果比较　

１４　

图４　ＤＨＸ工艺ＨＹＳＹＳ计算模型　

４．１操作条件相同时的比较　４．１．１　Ｃ３收率比较　操作条件相同两种工艺Ｃ　收率的比较见表３。　

稳定轻油　液化气　

气　稳定轻油　表３操作条件相同两种工艺收率的比较　ｍｏ１％　

４．１．２产品产量及质量比较　４．１．２．１　ＤＨＸ工艺　

　一，一　『寸　３８　天　然　气　与　石　油　２０１０年　

４．２收率相同时的比较　４．２．１　Ｃ３收率　两种工艺Ｃ　收率比较见表９。　表９两种工艺Ｃ　收率比较　％　４．２．２产品产量及质量比较　４．２．２．１　ＤＨＸ工艺　ＤＨＸ工艺干气组成同表４。　ＤＨＸ工艺产品产量及质量同表５。　４．２．２．２冷油吸收工艺　冷油吸收工艺干气组成见表ｌ０。　冷油吸收工艺产品产量及质量见表１１。　４．２．３能耗比较　两种工艺能耗比较见表１２。　４．３设备及材质比较　４．３．１主要设备　主要设备比较见表１３。　第２８卷第３期　李士富，等：冷油吸收与ＤｔｔＸ工艺的比较　３９　ＤＨＸ工艺　１０　５８８．５　１０　４８０．９　９　６３９．１　１２　９９１．９　１０　４７９．０　冷油吸收工艺　１２　３０１．２　ｌ１　７５８．５　９　８２２．４　１２　９６３．８　９　７６０．６　差值　＋１　７１２．７　＋ｌ　２７７．６　＋１８３．３　—２８．１　—７ｌ８．４　

，　吸收较ＤＨＸ差／　＋１６．１８　＋１２．１９　＋１．９　—０．２０　—６．８６　

４．３．２设备材质　ＤＨＸ工艺的ＤＨＸ塔、脱乙烷塔上部及膨胀机　系统需用低温钢材，冷油吸收工艺１６ＭｎＲ即可。　５　结论　ａ．在原料气中Ｃ　含量大于１１％的情况下，由　于冷凝液比较多，且含有大量的甲烷、乙烷，因此必　须在脱乙烷塔脱出多余的乙烷，因而使脱乙烷塔顶　温度升高，加之干气量较少，膨胀机产生的冷量少，　脱乙烷塔顶气与干气换热后获得的冷量也少，破坏　了ＤＨＸ工艺的使用，ｃ　收率明显下降。ＤＨＸ工艺　在原料气中Ｃ　含量为１１．０５％（薛岔）时，小冷箱出　口温度已达一３４℃，用丙烷辅冷温降已很有限，用乙　烷冷冻又增加一套系统，经济上不合算，因此，ＤＨＸ　工艺在Ｃ，含量为１１．０３％时，Ｃ　收率只能达到　８５．５４％　ｂ．在ＤＨＸ工艺可以应用的场合，即原料气中　Ｃ　含量低于１１％的情况下，Ｃ　收率相同，采用ＤＨＸ　工艺能耗比用冷油吸收工艺平均低１０．０９％。干气　中不含Ｃ　以上组分。在规模比较大的天然气处理　装置，不管Ｃ　／Ｃ：比值为多少，只要原料气中Ｃ，含　量低于１１％都应优先采用ＤＨＸ工艺。　ｅ．原料气中Ｃ　含量大于１１％的场合，应采用　改进后的冷油吸收工艺，在Ｃ　收率相同的情况下，　冷油吸收工艺能耗比ＤＨＸ工艺平均低３．５％。而　在操作条件相同的情况下，Ｃ，收率冷油吸收工艺较　ＤＨＸ工艺平均高１２．８８％，设计中应优选冷油吸收　工艺。　ｄ．冷油吸收工艺设备皆为一般设备，材质也要　求不高，因而投资较省。ＤＨＸ工艺设备压缩机和膨　胀机投资较高，直接接触塔（ＤＨＸ）、脱乙烷塔及膨　胀机系统需用低温钢材。　（下转第５６页）