塔三联轻烃回收装置工艺参数优化

[摘 要]针对塔三联轻烃回收装置的实际情况，对处理装置运行参数进行敏感性分析。选择膨胀机压缩端出口压力、膨胀机压缩端冷却后的温度、脱乙烷塔塔底压力以及塔底温度为主要因素，讨论这些运行参数对C3和C3+回收率以及装置设备能耗的影响程度。在此基础上以运行参数为优化变量，以低能耗获得高C3和C3+回收率为优化目标，建立处理装置优化模型，将C3回收率从81.13%提高到88.7%，C3+回收率从89.09%提高到93.4%。

[关键词]轻烃回收装置 敏感性分析 运行参数 优化模型

中图分类号：TE646 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0116-02

1 塔三联轻烃回收装置工艺现状

1.1 轻烃回收装置的工艺流程

塔三联轻烃回收装置由增压、净化、制冷以及凝液分馏四部分组成，其工艺流程如图1所示。

原料气经入口分离器分离出固液杂质后进入压缩机增压，增压后的原料气再次经过分离器进一步分离出液体，然后进入脱硫装置脱硫和分子筛干燥塔深度脱水[1]。脱水后的原料气经过滤器进入膨胀机增压端再次增压（2.85MPa），增压后的原料气经冷却器冷却后进入换热器换热，之后进入低温分离器进行气液分离，气相经膨胀端膨胀制冷后，进入低温吸收塔的底部；液相经换热器换热后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶气经板翅换热器、冷油换热器降温后进入低温吸收塔塔顶，低温吸收塔塔顶气依次经冷油换热器、主换热器回收冷量后作为干气外输。低温吸收塔塔底液相经低温泵增压后进脱乙烷塔塔顶，脱乙烷塔塔底液相经轻油换热器升温后进入液化气塔，液化气塔顶产品为液化气，塔底产品为稳定轻烃[2]。

1.2 轻烃回收装置的运行现状

塔三联轻烃回收装置原料气设计处理量为50×104m3/d（101.325kPa，20 ℃），进装置压力为0.25MPa，温度为25℃，干气外输压力为3.85MPa，C3回收率为92.57%。

2 装置运行参数的敏感性分析

为了研究运行参数对装置的影响情况，对膨胀机压缩端出口压力、膨胀机压缩端冷却后的温度、脱乙烷塔塔底压力以及脱乙烷塔塔底温度这四个关键运行参数进行敏感性分析，得到运行参数对C3及C3+回收率及装置设备能耗的影响程度。找出影响程度大的运行参数，通过这些参数的调整，提高装置回收率。

2.1 膨胀机压缩端出口压力

2.2 膨胀机压缩端冷却后的温度

2.3 脱乙烷塔塔底压力

2.4 脱乙烷塔塔底温度

3装置参数优化

通过对上述运行参数进行敏感性分析可知， C3及C3+回收率受多种因素的影响，各因素对装置C3及C3+回收率的影响程度是不一样的。其中膨胀机压缩端出口压力、脱乙烷塔塔底压力及塔底温度对装置C3及C3+回收率影响不大，因此，不把这两个运行参数作为优化变量[3]。而膨胀机压缩端冷却后的温度对C3及C3+回收率影响明显，因此，只通过对膨胀机压缩端冷却后的温度进行调整来实现轻烃回收装置的优化。

3.1 工艺参数优化模型

以最低能耗获得最高C3及C3+回收率为优化目标对该装置进行优化，优化过程中以膨胀机压缩端冷却后的温度为优化变量，根据GB11174-2011《油田气液化石油气》质量标准确定约束条件。根据以上分析，该轻烃回收装置可建立如下的优化模型[4]：

式中，Ei-表示装置中各单元操作的能耗，kJ/h；-表示回收轻烃中C3及以上组分的流量，kmol/h；一表示液化气产品中乙烷以下组分流量，kmol/h；-表示液化气产品中戊烷以上组分流量，kmo1/h；-表示液化气产品流量，kmol/h；t1-表示膨胀机压缩端冷却后的温度。

3.2 优化计算结果

优化后的液化石油气及轻油蒸汽压已分别满足《油田气液化石油气》GB11174-2011的要求，液化石油气722kPa，轻油79.20kPa。与优化前相比，轻烃回收装置的C3及C3+回收率都有明显的提高。优化后的C3回收率达到88.7%，，提高了7.59%，C3+回收率达到93.4%，提高了6.01%。

4 结论

（1）通过装置运行参数敏感性分析可知，影响C3及C3+的回收率的运行参数主要有膨胀机压缩端出口压力、膨胀机压缩端冷却后的温度、脱乙烷塔塔底压力及塔底温度。其中膨胀机压缩端冷却后的温度对C3及C3+回收率的影响最大。

（2）根据建立的优化模型，通过调整膨胀机压缩端冷却后的温度，对轻烃回收装置进行优化，取得了明显的效果：C3及C3+回收率都明显增加，分别达到88.7%及93.4%。同时液化石油气与轻油分别满足液化石油气和稳定轻烃的要求。

参考文献

[1] 王治红，李智，叶凡等.塔河一号联合站天然气处理装置参数优化研究[J].石油与天然气化工， 2013， 6 （42）：561-566.

[2] 向普及，冯永光，胡志兵等.提高天然气集气处理站轻烃收率的措施[J].化工科技市场，2008，1（31）：30-32.

[3] 龚兵.轻烃回收装置工艺模拟及优化[D].成都：西南石油大学，2005， 17-19.

[4] 金丽梅，董群，王德辉.天然气浅冷回收装置工艺优化[J].石油与天然气化工，2005，1（34）：17-19.