宜宾大塔轻烃回收项目工艺设计及参数优化①

朱 琳

(天津市振津工程设计咨询有限公司)

宜宾大塔轻烃回收项目建设地址位于四川省宜宾市，原料天然气为宜宾大塔浅层油气田气。因原料气中富含轻烃组分，对天然气进行综合处理回收重组分可提高企业经济效益。另外，由于下游市场的需要，处理后的部分天然气制成LNG产品销售。因此，项目拟建设一座30×104m3/d的天然气综合处理装置，并联产10×104m3/d的液化天然气。

DHX工艺又称为直接换热工艺，由加拿大埃索资源公司(Esso Resources Canada Ltd.)于1984 年首先提出，在JudyCreek装置上付诸实践并获得成功。该工艺在相同条件下可以将C3收率由原来的72%提高到95%[1-3]。国内自20世纪90年代开始，新建的轻烃回收装置普遍采用该工艺[4]。根据宜宾大塔轻烃回收项目原料气的特点，该项目采用DHX工艺回收天然气中的轻烃组分。因项目气源及建厂的特殊要求，需要对典型的DHX工艺进行优化调整。以下主要对该项目轻烃回收处理工艺设计及参数优化进行分析阐述。

1 气源条件

该项目的天然气来源于宜宾大塔浅层油气田气，由管道输送至轻烃厂厂区。进厂后经过预处理净化后的天然气作为液化脱烃处理的原料气。净化气量30×104m3/d的气体组分见表1。

2 轻烃回收工艺流程确定

该项目工艺装置计划日处理天然气30×104m3，其中10×104m3的天然气液化生产LNG，其余20×104m3气体净化后用作外输气。外输气压力根据当地管网压力确定。根据上述要求确定宜宾大塔轻烃回收项目工艺流程调整优化的几个主要方面如下：

(1) 由丙烷制冷系统和膨胀机提供冷量的流程调整为利用天然气液化系统的制冷循环从液化系统主冷箱中获取冷量。

(2) 根据产品要求，出DHX塔顶的低温干气一部分去液化系统主冷箱深冷后制成LNG，另一部分经过小冷箱和换热器两次回收冷量后用作外输气。

(3) 脱水单元再生气取自外输气上游，根据外输气压力及再生气流程的阻力损失共同确定DHX塔操作压力为2.85 MPa。

从DHX 塔塔底出来的凝液经DHX塔底增压泵送至板翅换热器升温后，进入脱乙烷塔上部作为塔顶进料。脱乙烷塔塔顶气由板翅换热器冷却后进入DHX塔塔顶，闪蒸后进一步降低DHX塔塔顶的温度以提高轻烃的回收率。从脱乙烷塔塔底出来的产品进入脱丁烷塔中部。在脱丁烷塔里脱乙烷产品被细分为LPG和轻烃。塔底生产轻烃产品，经轻烃冷却器冷却至常温后输送至罐区，塔顶气体冷凝后一部分用作塔的回流，一部分作为LPG产品输送至储罐。

3 工艺参数的优化

3.1 操作压力

根据外输气压力及再生气流程的阻力损失，共同确定DHX塔操作压力为2.85 MPa。以DHX塔操作压力为基础，根据工艺流程估算上下游设备及管道操作压力，见表2。

表2 工艺流程操作压力

3.2 操作温度

从液化系统主冷箱出来的天然气(图2中物流代号为3)是轻烃回收系统唯一的进料，DHX塔操作压力已确定，故进料温度是影响DHX塔分离效果的主要因素。经HYSYS模拟净化天然气在不同温度下进入DHX塔，一方面对比产品、回收率和能耗的差异，另一方面根据当地实际的原材料及产品价格对比实际核算后的经济效益。

3.2.1天然气入DHX塔的温度对产品产量的影响

如图3和图4所示，天然气入塔温度越低，外输气产量越低，轻烃的产量越大，LPG产量越小，但二者之和呈递增趋势。

3.2.2天然气入DHX塔的温度对产品收率及能耗的影响

3.2.3天然气入DHX塔的温度对项目收支的影响

如图7所示，天然气入塔温度越低，能耗支出越高，产品收入越大。综合后的收支差额随入塔温度的降低，先增加后减少。

4 结 论

(2) 操作参数的确定不但要考虑产品产量和收率，还要考虑能耗及运行收支。根据图1～图7的分析，宜宾大塔轻烃回收项目选定-69.5 ℃作为天然气进DHX塔的温度，其所获得的经济效益最好。

参考文献

[1] 徐文渊，蒋长安.天然气利用手册：第二版[M].北京：中国石化出版社，2006.

[2] 马宁，周悦，孙源.天然气轻烃回收技术的工艺现状与进展[J].广东化工，2010，37(10)：78-79.

[4] 周学深，孟凡彬.轻烃回收装置中DHX工艺的应用[J].石油规划设计,2002,13(6):62-65.