轻烃回收讲稿

天然气凝液回收讲稿胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司SHENGLIENGINEERING&CONSULTINGCO.,LTD1轻烃回收基本知识2主要单元过程3轻烃回收流程（三号联轻烃回收装置）1轻烃回收基本知识1.天然气用途天然气用途1原料－天然气2主要产品－干气、LPG、轻烃3天然气凝液回收4重要技术和操作注意事项52.原料－天然气气田气油田气天然气伴生气――在采油过程中原油内溶解的天然气。气井气――气田开采出的天然气。湿气―――未经任何处理的天然气，一般含有饱和水和一些比较重的组分。干气―――经过凝液回收处理的天然气，主要成分是甲烷。民用气――适用于居民、宾馆、饭店使用的天然气。工业气――适用于工厂加热、加工、工业锅炉等使用的天然气。2.原料－天然气1.（乙烷）2.液化气（丙烷、丁烷）3.稳定轻烃（戊烷）1.脱硫；2.脱碳；3.降低水烃露点。1.经济价值；2.用气要求；3.长输需要。3.主要产品－干气、LPG、轻烃为什么处理？处理什么？回收什么？为什么处理？AddYourTextAddYourText典型的天然气生产流程油气集输天然气净化处理天然气外输用户（1）天然气凝液：因为条件的改变使天然气发生相态的变化，由气相变成液相的部分。（2）天然气凝液回收装置：采用特定的工艺方法从天然气中回收凝液的装置，一般包括：原料气预处理、压缩、脱水、冷凝分离、凝液分馏等四个单元组成。（3）冷凝分离：采用某种制冷工艺使天然气部分冷凝并将凝液分离的过程。（4）冷剂制冷：利用液态冷剂相变时的吸热效应产生冷量，从而使天然气降温的工艺。（5）膨胀制冷：具有一定压力的天然气作绝热膨胀使天然气降温。（6）收率：回收凝液中的某组分的数量与原料气中该组分的数量之比。4.天然气凝液回收几个概念工艺过程脱水、脱硫、脱碳、压缩浅冷、深冷、分馏等工艺过程原料预处理原料气预处理的目的是脱除原料气中携带的油、游离水和泥沙等杂质，以及脱除原料气中的水蒸气和酸性（硫化氢、二氧化碳等）组分等。目的—保护压缩机、后续设备不被腐蚀和伤害。天然气压缩对于高压天然气（气井气），进入装置后即可直接进行预处理及冷凝分离等后续工段。但当原料气（伴生气）为低压时，由于压力较低，为了提高天然气的冷凝率及获得较高的膨胀比从而获得较低的冷凝温度，以及干气要求在较高的压力下外输时，同时也为了克服工艺流程的阻力，通常都要将原料气增压至适宜的冷凝分离压力后再进行冷凝分离。当采用膨胀机制冷时，为了达到所要求的制冷深度，膨胀机进，出口压力必须有一定的膨胀比，因而也保证膨胀机入口气流的压力。脱水脱水－顾名思义就是脱出天然气中的水分，其目的就是后续冷凝分离工段不要结冰，冻堵设备造成事故。一般的采用分子筛脱水利用分子筛的吸附特性，脱除天然气中的水。三个循环过程：吸附、再生和冷吹：吸附――分子筛吸附天然气中的水分；再生――分子筛再生，就是用280度左右的热天然气再将分子筛吸附的水分带走；冷吹――用低温的天然气将再生后分子筛冷却下来，这三个过程顺序循环往复。分子筛脱水装置有两塔流程和三塔流程两种。脱水后的天然气可以去辅助制冷，主要利用制冷剂的汽化潜热，汽化时带走大量热量从而达到使天然气降低温度的目的。通常的制冷剂：氨、氟利昂、丙烷等，汽化潜热比较大；与冰箱实际上是一个原理。天然气经过辅助制冷后的温度一般可已达到-35度左右。辅助制冷经过辅助制冷后的天然气分离后，进入膨胀机的膨胀端，温度进一步降低一般可达到-80度左右。膨胀制冷在某一压力下经过一系列的冷却与冷动设备，不断降温与部分冷凝，并在气液分离器中进行气、液分离。由各级分离器分出的凝液，通常是按其组成，温度，压力和流量等，分别送至凝液分馏系统的不同部位进行分馏，也可直接作为产品出装置。冷凝分离系统中一般都有很多换热设备，这些换热设备除了采用管壳式，换热器外，在低温运行时大多采用板翅式换热器和绕管式换热器。板翅式换热器可作为气/气，气/液，液/液换热器，也可用作冷凝器或蒸发器，可用于逆流，并流和错流的情况，而且在同一设备内可允许2～9股物流之间的换热。由于低温设备温度低，极易散冷，故通常均把板翅式换热器包装在矩形箱子里，然后再箱内壁及低温设备外壁之间填充如珍珠岩等绝热材料，一般称之为冷箱。冷凝分离由冷凝分离系统获得的天然气液送至凝液分馏系统进一步加工成乙烷，丙烷，丁烷（或丙，丁烷混合物），天然汽油等产品。凝液分馏系统的作用就是按照上述各种产品的质量要求，利用精馏方法对天然气液进行分离。因此，凝液分馏系统的主要设备就是分馏塔，以及相应的冷凝器，重沸器和其他配套设施等。通常，天然气液回收装置的凝液分馏系统大多采用按烃类相对分子质量从小到大逐塔分离的顺序流程，依次分出乙烷，丙烷，丁烷（或丙，丁烷混合物），稳定轻烃等。对于回收C3+的装置，应先从凝液中脱除甲烷和乙烷。剩余的凝液需要进一步分离时，可根据产品要求，凝液组成进行技术经济比后确定分离流程。一般来讲：有脱乙烷塔和液化气塔两塔，如果需要回收丙烷的话中间再加一个脱丙烷塔。凝液分馏5.重要技术和操作注意事项AddYourTextAddYourText一、C3+收率控制――对轻烃回收装置最核心的问题是C3+收率。一般来讲，影响C3+收率最关键的因素是膨胀机制冷量大小，其次是分馏系统的控制，操作人员的水平等。二、分子筛的吸附和再生注意事项：在分子筛使用的过程中要注意防止被污染，以及在吸附和再生时要控制好各循环，特别是吸附操作周期的控制。三、透平膨胀机故障预防与排出透平膨胀机是天然气深冷处理装置的关键制冷设备。频繁的开机与停机，工艺气带液和润滑油受污染等，都会使膨胀机的动平衡出现故障，造成轴承推力面，主轴推力方面和密封组件的严重损坏，影响机组的正常运转。5.重要技术和操作注意事项AddYourTextAddYourText通过近几年天然气处理站膨胀机出现的几起故障原因分析，为保障机组安全平稳运行，减少或避免某些事故的发生，提出了防止固体杂质，水和重烃进入增压机，凝液进入滑油罐和改善材质以保护主轴推力面等多项措施。造成膨胀机故障的主要原因一般有以下几个方面：a)由于分子筛再生效果不好，脱水效果不佳，在线水露点超标，因此容易在膨胀叶轮片上可能形成水化物，堵塞叶轮上的平衡孔，造成膨胀端轮背压力升高，使轴向力不平衡值指向膨胀端；b)膨胀机轴向推力平衡器调节阀门关闭不严，平衡作用失效，内漏造成增压端轮背压力降低，使轴向力不平衡值指向膨胀端；c)膨胀端轮背密封梳齿损坏，导致高压气入口气体窜到叶轮背向，造成轮背压力升高，使推力不平衡值增大，且指向膨胀端；d)膨胀端密封梳齿损坏，密封气大量进入叶轮背后，造成轮背压力升高，使推力不平衡值增大，且指向膨胀端；e)膨胀机轴承工作面磨损严重，间隙增大，造成转子振动值升高和润滑油用量增多，使主，副油泵同时工作。注意事项：首先是减少水化物形成的机率。加强机组运行管理，按时巡回检查。尽量减少机组停机，开机次数。增压机入口两个并联的过滤器要加强清理。防止固体杂质进入增压机，减少在叶轮和导向盖上的结垢。定期检查膨胀端入口过滤器，防止过滤器损坏时固体杂质冲击喷咀和叶轮片。2主要单元过程原理膨胀4脱硫、脱碳1脱水2压缩3换热5塔6酸气处理基本方法干法•氧化铁－脱硫•活性炭－脱硫•分子筛－脱硫、脱碳•氧化锌－精脱硫•膜分离法－脱硫、脱碳湿法•化学溶剂法－醇胺法•物理溶剂，化学物理溶剂法－砜胺法•氧化还原法－蒽醌法，砷碱法脱硫、脱碳1干法脱硫工艺采用多塔串并联操作，确保净化气质量；由于脱硫剂硫容较低（15%)，脱硫剂装填量大，更换比较麻烦；适用于总硫300kg/d的情况，要根据经济比较确定；脱硫剂一般不再生，由生产厂家回收或就地掩埋；氧化铁类脱硫剂在饱和后易结块，卸料比较麻烦，反应生成的FeS遇空气易燃，卸料时必须喷水。注水（氧化铁）注空气（分子筛/碱/Ni,Fe)天然气净化气分子筛吸附脱硫分子筛可以同时脱硫脱水，而且水较各种硫化物更优先地强烈吸附在分子筛上。如果要达到较高的净化度，需要在高温下再生。再生气中的H2S浓度随时间变化大，对下游工艺单元的影响较大。氧化锌脱硫氧化锌脱硫一般用需要于精脱硫的场合：生产合成氨、甲醇的原料气脱硫，要求将硫化物含量降低到10-6甚至10-7级；液化天然气的原料气脱硫，要求H2S及CO2的含量低于100x10-6氧化锌脱硫的反应式如下：ZnO+H2S=ZnS+H2OZnO+COS+ZnS+CO22ZnO+CS2=2ZnS+CO2ZnO+C2H5SH=ZnS+C2H5OH氧化锌脱硫剂的硫容可达25％左右，理论上饱和的氧化锌可以通入空气再生，但因其硫容高，使用寿命长，工业上一般不再生。膜分离法膜分离的基本原理是利用天然气中各种组份在压力下通过分离膜的相对速率不同而实现分离的。常用的膜有醋酸纤维膜和聚砜膜。根据美国GRI公式的试验，单级膜分离的CO2脱除率可达到72.9%，烃损失率约为10％.脱硫装置流程图原料气湿净化天然气循环水闪蒸气吸收部分再生部分酸气循环水凝结水蒸汽天然气脱硫工艺选择原则处理量大的装置优先考虑醇胺法及砜胺法;当天然气中含有较多的有机硫时,宜选优砜胺法;当CO2/H2S比例高，要选择性脱出H2S时，应使用NDEA或配方型MDEA;在脱硫的同时要脱出大量的CO2，可选用混合醇胺法;当天然气压力较低，净化器H2S含量要求高时，可选用MEA、DEA或混合胺法;主要脱出大量CO2时，可选用活化MDEA法、物理溶剂法等；当处理天然气量少，总硫量500kg/d时，可采用固体氧化铁法等；当处理H2S含量不高，总硫0.5~1t/d时，可选用直接转化法、钒法、PDS法等；高寒及沙漠缺水地区可考虑采用二甘醇胺法。硫磺回收与尾气处理硫磺回收主要是把脱硫装置脱出的酸气中的H2S等硫化物转化为单质硫的过程；通常指配以当量的空气燃烧H2S，然后在催化剂的作用下进行转化的克劳斯工艺；由于受热力学及动力学的限制，常规克劳斯的硫回收率只有92％～95％，即使把催化转化段增加到3～4级，也很难超过97％。残余部分H2S就要焚烧后排入大气。LO-CAT工艺由U.SFilter/Lo-Cat公司开发的Lo-Cat法，在国外发展得比较快，应用得较多，至今已有101套在操作，4套在建设，127套正在申请批准。它可用于处理含硫天然气、酸性气、Claus尾气等，它处理的原料气压力可以从真空到6.3MPa，原料气温度可以从4.4℃～60℃，原料气中H2S含量可以从几个ppm到100％，原料气潜在硫量可以从几kg/d到25.4t/d，处理后的天然气能满足管输要求，处理后的Claus尾气不经焚烧即可排放。LO-CAT工艺Lo-Cat法是用脱硫溶液选择性地吸收原料气中的H2S，并将溶液中的H2S直接氧化成元素硫后分离出来，该法脱硫剂稳定，硫容量较高，生成的细粒状硫可以直接在氧化塔内沉降分离，工艺过程简单。但Lo-Cat法存在的问题是螯合剂需引进且价格昂贵，操作费用高，硫容量高时副反应加剧，产品硫质量较差。LO-CAT工艺酸气溶液泵空气净化气放空硫磺浆去过滤或离心分离尾气处理工艺尾气处理的工艺大体上分为三类:低温克劳斯是在低于硫露点的温度下继续进行克劳斯反应，使中硫回收率接近99％。还原类将尾气中的各种形式的硫加氢还原为H2S，然后通适当的途径把这部分H2S氧化为单质硫；总硫收率可达99.5%以上。氧化类把尾气中的各种形式的硫全部氧化为SO2，再加以回收处理；总硫回收率可达99.55～99.8%脱水22主要单元过程原理脱水2甘醇化合物溶剂吸收脱水法湿天然气由吸收塔塔底进入与塔顶流下的贫三甘醇逆流交换，脱除湿天然气中的水分，使露点温度达到-13℃以下，从塔顶流出进入输气管网。富三甘醇由塔底流出进入换热罐加热，再经过闪蒸罐闪蒸分离出溶解天然气后，经活性炭过滤器、滤布过滤器去除机械杂质、降解产物及凝析油，进入富液精馏柱盘管换热，经重沸器加热、气提柱加热精馏，脱除所吸收水分完成再生，最后加压，再次进入吸收塔循环使用。干净化天然气闪蒸气循环水吸收部分再生部分湿净化天然气再生气TEG脱水装置流程图脱水2固体干燥剂