时间：2022-06-19 05:34:29
摘 要：南充轻烃回收装置因原料气重烃含量降低、膨胀机处理量不足、脱乙烷塔底温波动大等原因，造成装置目前C3+收率不足70%。为解决这一问题，对该装置进行了全面系统的分析与研究，提出将再生气工艺流程、脱乙烷塔底温工艺流程进行改造、对装置区老化或选取不合理的仪表进行更换等措施，达到提高C3+收率的目的。
关键词：轻烃回收 C3+收率 膨胀机 脱乙烷塔 重沸器
一、前言
南充轻烃回收装置设计处理气量为20×104m3/d，气源为来自八南干线的天然气，采用的制冷方式为透平膨胀机制冷，主要产品有液化石油气和轻质油。目前该装置因气源不足且气量波动大、部分工艺流程不合理等因素，造成装置运行不平稳、设备常处于半负荷运行状态、主要工艺运行参数与设计值相差较大，导致装置运行效率低， C3+收率不足70%。因此，本文针对南充轻烃回收装置收率低的问题，对该装置进行分析与研究，并就如何提高C3+收率提出对策及建议。
二、影响装置C3+收率的因素及原因分析
1.原料气组成的变化
研究表明，在相同的温度和压力条件下，原料气的重烃含量越高，C3+收率越高。原料气的重烃组分含量低于设计时气样的重烃含量，影响装置C3+收率。
2.膨胀机处理量不足
2.1处理量对膨胀机运行效率的影响
按照设计要求，要获取较高的C3+收率，膨胀机的出口温度和分离温度应分别控制在-60℃和-90℃左右。但由于膨胀机处理量不同，导致膨胀机出口温度及分离温度亦不一样。
只有当处理量达到16万方以上时，膨胀机的出口温度和分离温度才分别接近或达到-90℃和-60℃。但装置在生产期间，膨胀机实际处理量一般只为13.0-15.0万方，造成分离温度和膨胀机的出口温度与设计值相差较大，影响C3+收率。
2.2.处理量不足的原因分析
2.2.1气源不足。南充轻烃回收装置主要处理秋林大安寨、八角场大安寨、须家河组凝析气藏气，由于油气藏开产时间较长，近年来勘探开发未取得较大突破，目前产量较低 导致进装置原料气量不足、与设计值相差较大。
2.2.2再生气为原料气 。由再生气工艺流程可知，装置所使用的再生气为经过原料气分离器脱除凝析油、游离水、机械杂质，干燥塔脱除饱和水和粉尘过滤器滤除分子筛粉尘的原料气，其中的轻烃未经回收直接进入外输管线。
3.脱乙烷塔底温波动大
控制脱乙烷塔的底温在设计范围内（28±2℃）是获得较高的C3+收率和保证产品质量的前提。
3.1脱乙烷塔底温控制现状
本装置脱乙烷塔塔底温度是通过底温调节阀控制冷凝水的排量，从而调节进换热器301蒸汽流量达到控制塔底温度的目的。脱乙烷塔底温绝大多数时间超过40℃，有时甚至高达70以上，远高于28℃，造成大量的C3+组份损失，影响整个装置的C3+收率。
3.2底温波动大的原因分析
3.2.1加热蒸汽为高压蒸汽。正常操作中脱乙烷塔底温应控制在28℃，按照设计要求，只需采用0.3MPa低压蒸汽进行供热，而实际操作中因锅炉出来的高压蒸汽未能进行高、低压分压，致使进入脱乙烷塔重沸器的蒸汽为高压蒸汽。在这种情况下，当实际温度低于设定值时，底温调节阀TV-G04
开启，高压蒸汽进入换热器301，排出大量的冷凝水，造成过多的高压蒸汽
进入换热器-301，使塔底温度迅速上升。
3.2.2加热蒸汽压力波动大。锅炉出来的高压蒸汽介于0.65～0.78MPa，送至装置后大约为0.60～0.73MPa，压力波动达0.1MPa。因脱乙烷塔301塔底温度控制是通过后端底温控制调节阀TV-G04控制冷凝水的排量，而未在蒸汽入口前端安装调压阀，故蒸汽压力的激烈波动会引起冷凝水排放量的波动，从而导致塔底温度的激烈波动。
3.2.3冷凝水排放阻力大。脱乙烷塔重沸器和脱丙丁烷塔重沸器的冷凝水共用一根DN25的回水管线。但后者重沸器的冷凝水温度在90℃以上，并含有较多的水蒸气，使回水管线压力高达0.2MPa，而脱乙烷塔重沸器排放的冷凝水温度在20℃左右且量小。因此，当两重沸器同时排放冷凝水时，会造成脱乙烷塔重沸器冷凝水排放不畅。
3.2.4膨胀机处理量大幅变化。南充轻烃站气量随居民用气量变化而变化，引起膨胀机处理量发生变化，导致脱乙烷塔进料温度和塔顶温度的变化，最终造成塔底温度的波动。
4.仪表老化或选取不合理
对各点工艺参数的准确测量是保证装置有较高收率和较好经济效益的必要条件。南充轻烃装置已投入运行20多年，目前装置上有多处仪表老化或损坏，如加热炉燃气流量计、锅炉燃气流量计等；另外也存在部分仪表选取不合理，量程过大的现象，包括加热炉主火燃气压力表、锅炉燃气压力表。这些仪表的老化或选取不合理不利于工艺参数的调节，造成装置操作困难，影响装置收率。
三、提高装置C3+收率的对策及建议
1.改造再生气工艺流程
在产品气外输管线上引入一股产品气作为再生气来替换原料气作为再生气。按正常操作条件下再生气流量控制在600～800m3/h计算，一天需要14400～19200 m3的原料气，若对其进行轻烃回收可生产出0.50～0.68t的液化气和0.28～0.37t的轻质油。另外，改造后将膨胀机的处理量由原来的13-15万方提高到15-17万方，提高了膨胀机运行效率。
2.改造脱乙烷塔底温控制流程
方案一：在脱乙烷塔重沸器蒸汽进口管线新增一个调压阀，使进入脱乙烷塔重沸器的蒸汽压力稳定在0.3MPa。由于0.3MPa和0.7MPa的饱和蒸汽汽化潜热都是在2100KJ/KG左右，因此采用0.3MPa的蒸汽进行供热，既可提供充足的热源，而且当底温调节阀的开度一定时，0.3MPa的蒸汽进入重沸器排出的冷凝水量要远少于0.7MPa的蒸汽，从而能有效地控制进入重沸器的蒸汽量，实现塔底温度的平稳调控。
方案二：将脱乙烷塔重沸器冷凝水回水管线与脱丙丁烷塔重沸器冷凝水回水管线分开，从而避免脱丙丁烷塔重沸器排放的冷凝水汇合而造成脱乙烷塔重沸器冷凝水排放不畅。
方案三：将脱丙丁烷塔重沸器排放的冷凝水作为脱乙烷塔重沸器的热源。由于脱丙丁烷塔重沸器冷凝水的温度高达90℃且含有较多蒸汽，而脱乙烷塔塔底温度只需控制在28℃，需要的热量少。因此建议将脱丙丁烷塔重沸器排放的冷凝水进行回收，然后用回收的高温冷凝水作为脱乙烷塔重沸器的热源，这样不仅能平稳控制脱乙烷塔塔底的温度，而且减少蒸汽、水、天然气的消耗，有利于节能降耗。
3.更换仪表，加强监控
建议对装置区所有仪表进行清理，对不适合工况条件或已损坏的仪表进行更换；另外在日常生产中，要按时对各类仪表进行校检，确保它们具有较高的灵敏度和准确度。
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