80万方每天轻烃回收装置工艺设计

摘要轻烃又称为天然气凝液（NGL），在组成上覆盖62~CC，含有凝析油组分（52~CC）。轻烃回收是指天然气中比甲烷或乙烷更重的组分以液态形式回收的过程。轻烃回收的目的一方面是为了控制天然气的烃露点以达到商品气质量指标，避免气液两相流动；另一方面，回收的液烃有很大的经济价值，可直接用作燃料或进一步分离为乙烷、丙烷、丁烷、或丙丁烷化合物（液化气）、轻油等，也可以用做化工原料。另外，轻烃作为一种新型的清洁能源，市场前景非常可观。所以，设计合理的轻烃回收装置，在化工生产中具有很大的必要性。本设计主要针对轻烃的回收装置进行，根据原料气的组成及产品指标，计算出合理的分离序列。通过计算可以得到脱乙烷塔和丙丁烷塔的塔径分别是1.5m和1.8m，理论板数分别为10块和11块，回流比分别为1.500和1.083。脱乙烷塔的操作条件为塔顶-31.75C，1.164MPa，塔底为40.52C，1.400MPa，丙丁烷塔的操作条件为29.58C，0.910MPa，塔底为107.9C，0.930MPa。确定塔的形式都为浮阀塔，分别对两个塔的各项参数进行了设计，并对塔进行了水力学校核，所得的塔能较好的达到分离要求。关键词:轻烃；分离；精馏；设计ABSTRACTLighthydrocarbon,whichisalsocalledtheNaturalgascondensate,inthecompositioniscoveredby62~CC,andcontainsoilcondensatecomponents.LighthydrocarbonispointtotheprocessthattorecoverythecompositionasliquidthatmoreheavythanmethaneorethaneintheNaturalgas.Thepurposeofthelighthydrocarbonrecoveryistocontrolthegashydrocarbondewpointinordertoachievequalitygoodsgasindex,avoidgas-liquidtwophaseflow;Ontheotherhand,theliquidhydrocarbonrecoveryhasagreateconomicvalue,itcanbedirectlyusedforfuelorfurtherseparationforethane,propane,butane,orpropaneandbutanecompounds(liquefiedpetroleumgas),lightoiletc,alsocanbeusedasrawmaterialforchemicalindustry.Inaddition,asanewcleanenergy,lighthydrocarbon’smarketforegroundisveryconsiderable.So,todesignthereasonablelighthydrocarbonrecyclingequipmenthasgreatnecessityinchemicalproduction.Thedesignforthemainlightrecoverydevice,accordingtothecompositionofthegasmaterialandproductindex,calculatereasonableseparationsequence.Throughthecalculationcangettotakeofftheethanetowerandthetowerpropaneandbutanetowerdiameterare1.5mand1.8m,respectively,theoryrespectivelynumbersofplateare10and11piece,refluxratioare1.500and1.083,respectively.Theoperationconditionfortakeoffethanetowerare-31.75C,1.164MPaforthetopand40.52C,1.400MPaforthebottomofpropaneandbutanetowerare29.58C,0.910MPaforthetopand107.9C,0.930MPaforthebottom.Determinetheformoftowerforthefloatvalvetower,designvariousparametersforthetwotowers,checkthemfromhydraulicsandthentheycanachieveseparationrequirements.Keywords:Light；hydrocarbon；Abruption；Distillation；Design目录1前言…………………………………….………………………………..…………….11.1气质条件及生产要求……………………………………………….………..…11.2轻烃回收方法……………………………………………………….………..…21.3轻烃回收装置设计意义……………………………………………….……..…32工艺方案及流程……….…………………………………………………..……..……42.1工艺方案…………………………………………………………….……..……42.2装置原则工艺流程图……………………………………………………...……42.3生产流程简述…………………………………………………………...………43物料衡算………………………………………………………………..………..……53.1脱乙烷塔的物料衡算……………………………………………………...……53.1.1清晰分割…………………………………………………………………53.1.2确定最小理论板数………………………………………………………73.1.3最小回流比及实际回………………………………………………...……73.1.4确定实际板数及进料位置…………………………………………..……73.1.5确定适宜的进料温度………………………………………………..……83.2丙丁烷塔的物料衡算…………………………………………………….……83.2.1清晰分割……………………………………………………………..……83.2.2确定最小理论板数………………………………………………….……103.2.3最小的回流比及实际回流比计算…………………………………..……103.2.4确定实际板数及进料位置………………………………………….……103.2.5确定适宜的进料温度……………………………………………….……104能量衡算…………………………………………………………………..….….……114.1脱乙烷塔的能量衡算………………………………………………………..…114.1.1D-104热负荷………………………………………………………...……114.1.2D-105热负荷………………………………………………………...……114.1.3循环水用量…………………………………………………………….…124.2丙丁烷塔的能量衡算……………………………………………………..……124.2.1D-106热负荷……………………………………………………...………124.2.2D-107热负荷…………………………………………………………...…134.2.3循环水用量…………………………………………………………..……144.3其他热量衡算………......…………………………………………….……..…144.3.1热负荷计算………………………………………………………………144.3.2水循环计算………………………………………………………………145设备的工艺计算及选型……………………………………………………………..155.1压缩机的工艺计算与选型………………………………………….…………155.2分子筛干燥器的设计与计算………………………………………….………155.3低温分离器的设计与计算…………………………………………….………165.3.1D-101的设计与计算……………………………………………..………165.3.2D-102的设计与计算……………………………………………..………185.4膨胀机的设计与计算………………………………………………….………215.5精馏塔的设计与选型…………………………………………………….……215.5.1脱乙烷塔的设计与选型………………………………………..………215.5.2丙丁烷塔的设计与选型………………………………………..………275.6换热器的设计与选型………………………………………………….………345.7换热器选型一览表…………………………………………………….………366原材料，动力消耗定额及消耗量………………………………………..…………376.1原材料…………………………………………………………………….……376.2动力消耗……………………………………………………………….………376.2.1冷却水及蒸汽用量………………………………………………………376.2.2压缩机及膨胀机功率……………………………………………………377设计结果汇总……………………………………………………………….….……398结论与建议…………………………………………………….….…………………438.1结论…………………………………………………….…………………….…438.2建议…………………………………………………….…………………….…43谢辞……………………………………………………………….……………..………44参考文献………………………………………………………….……………..………4580×104Nm3/d轻烃回收装置工艺设计11前言1.1气质条件及生产要求表1.1原料气组成序号组成名称摩尔组成，n%11C0.719222C0.111633C0.079744iC0.018954nC0.027165iC0.003575nC0.006385C0.005292N0.028010OH20.0005总结1.0000原料气处理量dNm/108034，条件为MPaC37.030，（绝）。处理量换算为流量则为hkmol/2.1487。设计条件及要求：设计条件：①进装置原料天然气压力MPa37.0（绝）。②进装置原料天然气温度30℃。设计所要达到的要求：①回收天然气中的液烃，要求丙烷的收率≥65%。外输气C1+C2≥0.91。②设计的工艺流程，工艺尺寸符合要求。西南石油大学本科毕业设计（论文）21.2轻烃回收方法气体过冷工艺(GSP)及液体过冷工艺(LSP)[1]：1987年Ovaoff工程公司等提出的GSP及LSP是对单级膨胀机制冷工艺(ISS)和多级膨胀机制冷工艺(MTP)的改进。美国GPM气体公Goldsmith天然气处理厂NGL回收装置即在改造后采用了GSP法。该装置在1976年建成，处理量为220×104m3/d，原采用单级膨胀机制冷法，1982年改建为两级膨胀机制冷法，处理量为242×104m3/d，最高可达310×104m3/d，但其乙烷收率仅为70%。之后改用单级膨胀机制冷的GSP法，乙烷收率有了明显提高，在1995年又进一步改为两级膨胀机制冷的GSP法，设计处理量为380×104m3/d，乙烷收率(设计值)高达95%。直接换热(DHX)法：DHX法是由加拿大埃索资源公司于1984年首先提出，并在JudyCreek厂的NGL回收装置实践后效果很好。该法的实质是将脱乙烷塔回流罐的凝液经过增压、换冷、节流降温后进入DHX塔顶部，用以吸收低温分离器进该塔气体中的C