中石化中原油田分公司天然气处理厂 河南濮阳 457000
摘要：在加纳天然气处理厂目前的工艺基础上，查找目前工艺中存在的问题，利用化工模拟软件建立改造后工艺流程的稳态计算模型，通过软件分析优化后流程的收率是否提高，所采用的的改造工艺是否合理。
关键词：天然气处理 流程模拟 产品收率
前言
加纳天然气处理厂（Gas Processing Plant 简称GPP）是加纳共和国建造的第一个天然气处理厂。主要产品有商品气（干气）、液化气及凝析油。商品气作为下游VRA发电厂的燃料气，对其热值等质量标准要求相对较高。原料气由海上平台供应，海管压力130bar。经入口分离器、入口过滤器后，进入气气、气液换热器将气相预冷至-15℃，同时在换热器管程与乙二醇充分混合后（乙二醇用于脱除原料气中水分），经J-T阀节流制冷进入低温分离器，压力降至51bar，同时温度降至-33℃后，分离后的气、液两相，分别作为商品气及下游原料进行外输和后续生产，乙二醇经分离后进入乙二醇再生系统再生循环使用。
1当前工艺存在问题及采取措施
加纳天然气处理厂2014年投产运行至今已近3年，采用J-T阀制冷工艺得到LPG产品回收率较低，目前LPG产品回收率约为64%。此外采用乙二醇再生系统进行脱水，需要消耗掉大量乙二醇，甚至部分乙二醇进入下游产品中，造成产品不合格。
为了提高轻烃回收率，减少乙二醇消耗，运用油气加工软件hysys进行模拟优化,利用膨胀机制冷及分子筛脱水等工艺代替原有节流阀制冷、乙二醇脱水工艺，建立起工艺改进后的处理厂稳态模型，并进行分析。
2 改造后工艺描述来自一期装置已有分离过滤器的天然气 11.0Mpa，15.1℃，首先进入分子筛干燥器入口分离器，过滤分离后进入分子筛脱水部分进行干燥，再通过干气过滤器，干气水含量<1ppm，水露点达-100.0℃。脱水后的天然气首先进入预冷器，与冷箱出口（膨胀机出口气相物流）3.46Mpa、-30.7℃，换冷至 7℃，分成 2 股流，分别进入已有的气-气换热器（E-200）和气-液换热器（E-210）进一步换冷，进入气-气换热器（E-200）物流与脱乙烷回流罐顶气相 3.3Mpa、-30℃换冷至-6℃，进入气-液换热器（E-210）物流与冷箱出口膨胀机出口液相 3.46Mpa、-13℃换冷至-10℃，换冷后的 2 股天然气汇合后进入一级节流阀，节流至 8.9 Mpa、-15℃后进入冷箱换冷。
天然气进入冷箱换冷，换冷至-14.0℃出冷箱，进入膨胀机入口分离器，分离出的气相进入膨胀/增压机组的膨胀端，膨胀后气体压力为 3.48 Mpa、温度为-52.63℃，进入膨胀机出口分离器，分出的气相返回冷箱提供冷量，换冷至-30.76℃，进入预冷器与原料天然气换冷至 5℃，进入膨胀/增压机组的增压端进行增压后外输。膨胀机入口分离器底部的液相 8.88Mpa、-14.0℃，节流至 3.48 Mpa、-37.41℃，与膨胀机出口分离器底部的液相 3.48Mpa，-52.63℃，汇合后返回冷箱换冷至-13℃，进入气-液换热器（E-210）与原料天然气换冷至 3.47℃，作为脱乙烷塔的中部进料。
脱乙烷塔顶气相 3.35 Mpa，-2.27℃，进入冷箱换冷至-30℃，进入脱乙烷塔回流罐，分离出气相进入气-气换热器（E-200）与原料天然气换冷至 5.77℃，进入外输气增压机和已有的脱乙烷塔顶压缩机增压后外输。脱乙烷塔回流罐底部液相 3.33 Mpa，-30℃经脱乙烷塔顶回流泵增压后作为塔顶回流返回脱乙烷塔。
脱乙烷塔塔底物流再进入液化气塔和脱戊烷塔，进行分馏，得出液化气、碳五和凝析油产品。
自膨胀机出口分离器顶部进冷箱后，进原料气预冷器换冷的外输气，进入膨胀/增压机组的增压端，增压至 5.3MPa，机组控制出口压力为恒定值，多余气量，汇入外输气压缩机增压。增压端出口气相，取其中一部分作为脱水部分的再生气，再生后利用压力平衡返回外输气管网；自脱乙烷塔回流罐顶部进气-气换热器（E-200）换冷的外输气，通过已有的脱乙烷塔顶压缩机（K-260）和新增的外输气压缩机，增压至 5.2 MPa 后，进入外输管网。
3 改造后LPG产品收率
可以看出采用膨胀机制冷工艺，LPG产品收率由原来的65%提高到了89%，而且避免了乙二醇的消耗。
4 结论
通过建立改造后工艺流程的稳态模拟模型，计算分析后证明，采取膨胀机制冷工艺将会大大提高LPG产品的收率，产生巨大的收益，而且解决了乙二醇消耗的问题，为加纳天然气处理厂二期工程的建设提供了理论依据。
参考文献
[1]王遇冬.天然气处理原理与工艺，北京：中国石化出版社，2007.
[2]陈明.天然气处理系统工艺技术模拟分析[D].西南石油学院，2004.
[3]杨友麟，项曙光.化工过程模拟与优化[M].北京：化学工业出版社，2006.
作者简介
王鹏伟（1989-），男，河南安阳人，大学本科，助理工程师，在中石化集团中原油田分公司天然气处理厂从事工艺保运工作。
论文作者:王鹏伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/12
标签：天然气论文; 乙烷论文; 换热器论文; 加纳论文; 工艺论文; 收率论文; 塔顶论文; 《基层建设》2017年第7期论文;