一种吸收塔与脱甲烷塔相结合的乙烷回收改进新流程

随着国内各油田CO_(2)气驱采油技术的应用,油田伴生气中的CO_(2)含量大幅提高,中国乙烷回收装置常对油田伴生气进行乙烷回收。为提高对原料气中CO_(2)的适应性,针对部分干气循环乙烷回收工艺(Recycle Split Vapor Process,RSV)在高含CO_(2)天然气中回收乙烷时存在的系统能耗高、热集成困难、脱甲烷塔塔板中上部易形成CO_(2)固体等问题,提出了一种吸收塔与脱甲烷塔相结合的多回流双塔乙烷回收改进工艺新流程(Recycle Split Vapor Multistage Process,RSVM),并利用Aspen HYSYS软件对RSV流程和RSVM流程进行了模拟对比及适应性分析。研究结果表明:(1)与RSV工艺流程相比,在贫富气2种气质条件下,RSVM工艺流程的主体装置总压缩功分别降低了9.86%和11.18%;(2)当原料气中CO_(2)含量介于2.0%~3.5%时,对于贫富气2种气质,RSVM工艺流程的最小冻堵裕量提高了0.6~8.6℃,且该流程对不同原料气压力的气质适应性强;(3)该流程设置了吸收塔和脱甲烷塔,两塔压力相互独立,吸收塔压力比脱甲烷塔塔压高,提高了塔板上CO_(2)冻堵裕量,降低了外输压缩功率。结论认为,改进后的RSVM工艺流程较RSV工艺流程能更有效控制CO_(2)固体形成,提高乙烷回收率,并能有效降低能耗,新流程可为乙烷回收装置设计和安全平稳运行提供有效的技术支持。

RSV乙烷回收工艺技术研究

对RSV工艺的流程特性进行研究,重点分析了外输干气回流比、低温分离器气相分流比以及脱甲烷塔操作压力对乙烷回收率以及装置系统能耗的影响。研究表明,增大外输干气的回流量、适当提高分离器气相的分流比以及降低脱甲烷塔操作压力能有效提高乙烷回收率。通过对RSV工艺的气质适应性分析发现,该流程对不同气质的原料气适应性都较好,乙烷回收率都能达87%以上,丙烷回收率均达99.99%。

RSV乙烷回收工艺中苯结冰与解冻研究

以新疆某气田站场RSV工艺为案例,基于HYSYS软件建立乙烷回收模拟仿真模型,分别研究工艺中易发生苯结冰的位置、影响苯结冰的因素以及结冰后的解冻措施。结果表明RSV工艺中极易析出苯固体的位置主要有3处,包括冷箱、低温分离器液相节流阀出口端以及脱甲烷塔。脱甲烷塔塔顶压力和低温分离器温度是影响RSV工艺苯结冰的最敏感的因素。另外,原料气中苯含量不同,RSV工艺中析出苯固体的位置也有所不同,与之对应的解冻措施也不同,可通过短暂改变塔压、低温分离器温度、干气回流比以及低温分离器气相分流比等措施来控制苯结冰。本工艺条件下,当苯含量高于0.265%时,无法再通过调整参数改善RSV工艺苯结冰现象,此时需要对原料气进行脱苯处理。

RSV乙烷回收控制CO2冻堵工艺改进

为提高RSV流程对原料气CO2摩尔分数的适应性,应用重烃对CO2的吸收原理提出部分原料气过冷乙烷回收工艺(recycle split-vapor and feed,RSVF),并对提出的RSVF流程进行了改进效果、原料气CO2适应性及流程特性分析。分析结果表明,与RSV流程相比,RSVF流程对原料气CO2摩尔分数适应性更强,相同条件下提高CO2冻堵裕量1.5~1.8℃,节省主体装置总压缩功0~7.56%;当原料气CO2摩尔分数达2.5%时,对不同气质RSVF流程仍能达到90%以上的乙烷回收率。此外,RSVF流程过冷原料气的量一般控制在原料气总量的10%~20%;低温分离器气相过冷量控制在低温分离器气相总量的1%~10%;低温分离器液相过冷量需根据气质条件及原料气CO2摩尔分数确定。

控制凝液产品中CO_(2)含量的乙烷回收流程改进

研究了RSV流程CO_(2)冻堵机理和控制手段,RSV流程可以通过控制合理的工艺参数和设置预分离器的方式控制冻堵;分析了RSV流程和脱甲烷塔中CO_(2)的分布规律,结果表明,控制凝液产品中CO_(2)含量需要将脱甲烷塔下部的CO_(2)气化并使得之进入上部;在RSV流程基础上,改进双塔RSVC流程,双塔设置可以实现脱甲烷塔顶气相对吸收塔底部液相中CO_(2)进行汽提,提高吸收塔中的CO_(2)浓度,设置预分离器可以在吸收塔气相中CO_(2)含量升高后控制CO_(2)冻堵。RSV和RSVC流程对比结果表明,RSVC流程在几乎不影响乙烷收率情况下,使凝液产品中的CO_(2)含量能降低约2.4%。

RSV乙烷回收影响CO2固体形成因素分析

对RSV流程CO2固体形成进行分析,重点分析RSV流程关键参数对CO2固体形成的影响、各关键参数对CO2固体形成、乙烷回收率、主体装置总压缩功的敏感性、RSV流程对原料气CO2含量的适应性。分析结果表明:为避免乙烷回收装置CO2固体形成,可提高脱甲烷塔塔压、降低低温分离器温度、增加低温分离器气相过冷量、减少外输气回流量、增加低温分离器液相过冷量、降低第二股进料位置或升高膨胀机进料位置。各关键参数对CO2固体形成的影响强弱依次为:脱甲烷塔塔压、低温分离器温度、低温分离器气相过冷比、低温分离器液相过冷比、外输气回流比。RSV流程对于CO2含量高于2%的较贫气质适应性较弱,原料气CO2含量越高、压力越低、原料气气质越贫,CO2冻堵控制难度越大。