论文题目：新疆某气田天然气深冷回收乙烷设计研究
摘要：天然气是一种不可再生的化石能源,因其具有使用方便、热值高、污染少等优点,成为一次能源结构中的首席能源。开发和利用天然气成为当今世界能源发展的潮流。本论文调研了国内外天然气集输处理的发展现状,结合实际工况,合理的选择轻烃回收工艺以及制冷工艺,设计工艺流程回收天然气中的轻烃组分,并对工艺进行了适应性分析、?损失分析以及换热网络的优化。主要内容如下:以A气田的适应性改造为研究对象,该处理站采用“J-T阀+注醇防冻”的浅冷处理工艺,制冷深度有限,无法充分回收烃类组分,结合具体开发情况,提出并设计深冷回收乙烷方案。利用HYSYS对天然气乙烷回收工艺流程进行模拟与优化,使乙烷收率达到97%,LPG收率达到99%。从原料气气量、气质压力以及气质组成3个方面进行适应性分析,研究工艺装置应对变化的适应能力。对流程中的换热设备、节流设备、压缩设备以及膨胀设备进行?损失分析,确定?损失分布情况,研究工艺的有效能利用率。应用Aspen Energy Analyzer模拟计算工艺的换热情况,绘制换热网络图,进行换热网络的优化,达到节能降耗的目标。针对A气田存在中、低压原料气的情况,进行了混合冷剂制冷乙烷回收工艺的应用研究。应用HYSYS对天然气乙烷回收工艺流程进行模拟与优化,使乙烷收率达到97%,LPG收率达到99%。混合冷剂的组成和配比直接影响系统的功耗,针对实际的制冷深度选择CH4、C2H4、C3H8、n-C5H12四种冷剂,配比为0.4031:0.2198:0.1973:0.1798。进而从原料气组成、混合冷剂参数、冷剂组分以及制冷深度等方面研究了混合冷剂对流程的影响。对工艺流程进行适应性、?损失分析以及换热网络进行优化。以油田伴生气为研究对象,以工程效益最大化为研究目标,对混合冷剂制冷工艺和膨胀机制冷工艺进行工艺对比研究。在收率相同时,进行工艺能耗对比;在能耗近似相同时,进行收益对比,并结合第3、4章相关研究,确定适宜于低压伴生气的制冷工艺。
关键词：乙烷收率;模拟优化;适应性分析;?;换热网络;混合冷剂
学科专业：化学工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 项目背景及建设的必要性
1.1.1 项目背景
1.1.2 项目建设必要性
1.2 轻烃回收技术发展现状
1.2.1 天然气轻烃回收主要方法
1.2.2 制冷工艺发展现状
1.3 国内外乙烷回收主要工艺
1.4 系统换热集成技术现状
1.5 本文的研究目标、内容及路线
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究路线
第2章 原料气预处理
2.1 气田原料气基础条件概况
2.1.1 原料气气质组成
2.1.2 C~(2+)组分预测
2.2 原料气增压工艺
2.3 天然气脱水工艺
2.3.1 天然气脱水工艺的必要性
2.3.2 脱水工艺方案选择
2.3.3 分子筛脱水工艺
2.4 预处理工艺模拟计算
2.4.1 预处理工艺计算
2.4.2 预处理工艺模型
2.4.3 工艺模拟计算结果
2.5 本章小结
第3章 A气田深冷提效项目工艺模拟与优化
3.1 设计基础数据
3.2 深冷提效项目产品方案
3.2.1 深冷回收乙烷方案
3.2.2 深冷回收LPG方案
3.2.3 产品方案对比
3.2.4 产量预测
3.3 天然气乙烷回收流程模拟与优化
3.3.1 天然气乙烷回收制冷工艺的选择
3.3.2 天然气乙烷回收流程的选择
3.3.3 RSV乙烷回收工艺流程
3.3.4 RSV工艺关键参数的优化
3.4 适应性分析
3.4.1 装置处理能力适用性分析
3.4.2 气质压力适应性分析
3.4.3 气质组成适应性分析
3.5 ?损失分析
3.5.1 工艺?损失模型
3.5.2 工艺?损失过程分析
3.5.3 工艺?损失分布
3.6 乙烷回收工艺系统热集成技术研究
3.6.1 换热网络夹点理论
3.6.2 换热网络的设计
3.6.3 换热网络的优化
3.7 本章小结
第4章 混合冷剂制冷工艺在天然气乙烷回收工艺中的应用研究
4.1 原料气基础条件概况
4.1.1 设计基础数据
4.1.2 设计难点
4.2 混合冷剂制冷回收乙烷流程模拟与优化
4.2.1 混合冷剂制冷回收乙烷流程
4.2.2 混合冷剂制冷乙烷回收工艺运行参数优化
4.3 混合冷剂组分配比的确定及优化
4.3.1 混合冷剂组分初选
4.3.2 制冷剂配比初步确定
4.3.3 混合冷剂配比优化
4.4 混合冷剂组分对流程的影响分析
4.4.1 原料气组成对混合制冷剂的影响
4.4.2 混合冷剂参数对流程参数的影响
4.4.3 混合冷剂组分对乙烷收率的影响
4.4.4 混合冷剂工艺制冷深度对流程的影响
4.5 适应性分析
4.5.1 装置处理能力适应性分析
4.5.2 气质压力适应性分析
4.5.3 气质组成适应性分析
4.6 ?损失分析
4.6.1 工艺?损失过程分析
4.6.2 工艺?损失分布
4.7 乙烷回收工艺系统热集成技术研究
4.7.1 换热网络的设计
4.7.2 换热网络的优化
4.8 本章小结
第5章 中低压的天然气乙烷回收制冷工艺对比研究
5.1 设计基础数据
5.1.1 原料气气质组成
5.1.2 设计要求
5.2 混合冷剂制冷工艺与膨胀机制冷工艺对比
5.2.1 混合冷剂制冷工艺与膨胀机制冷工艺流程
5.2.2 混合冷剂制冷工艺与膨胀机制冷工艺对比
5.3 工艺适应性分析比较
5.3.1 装置处理能力适应性
5.3.2 气质压力适应性
5.3.3 气质组成适应性
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢