30×104 m3d天然气凝液回收装置工程设计 学位论文.doc

30×104 m3/d天然气凝液回收装置工程设计说明书 概述 1.1设计任务及要求 设计任务：本工程设计是完成油气储运工程专业课程学习之后，为使学生能对油气储运工程专业有一个更加系统、全面的了解，并综合利用所学知识进行工程设计而开设的的实践环节课。通过本课程的学习和训练，使学生深入理解油气储运工程的基本理论和技术，掌握油气储运工程的设计思路及方法。 设计的基本要求：工程设计应符合现代执行的技术规范和技术标准。要求绘制的工艺流程图和相关图样完整和规范。在工艺计算及设备选型时，确保理论依据充分，使用的图表和公司正确，计算步骤简明，计算结果正确、可靠。尽可能采用国内外油气储运工程的新技术、新工艺和设备。 1.2设计原则 采用透平膨胀机法的前提条件是有自由压力能供利用的场合，当具有一定压力的天然气流通过透平膨胀机时，其膨胀过程近似于等熵膨胀过程，发出膨胀功的同时，气流的温度将急剧下降，因此，气流中的烃组分将被冷凝下来。按照一定的方式组合工艺流程，可以使产生的冷量得到合理利用，天然气凝析液将充分回收，这就是透平膨胀机法加工天然气的理论基础。 1.3遵循的标准、规范 干气：符合《天然气》（GB17820-1999）中的要求 液化石油气：符合《油田气液化石油气》（GB9052.1-1998）的要求 稳定轻烃：符合《稳定轻烃》（GB9053-1998）中的要求 气液分离器的直径按GB 50350-2005《油气集输设计规范》脱乙烷塔直径和高度的计算公式采用《容器和液液混合器的工艺设计》GB 151-1999《管壳式换热器》、JB/T 4714-92《浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数》选型依据GB 151-1999《管壳式换热器》加热炉的设计计算方法依据SY/T 0538-2004《管式加热炉规范》 1.4.1 膨胀机制冷工艺研究内容 本项目在完成了天然气凝液回收工艺技术研究的基础上，进一步研究了膨胀机制冷在天然气凝液回收工程中的应用。根据给定的天然气气质工况和处理规模， 以SY/T 0076-2003《天然气脱水设计规范》SY/T 0077-2003 《天然气凝液回收设计规范》0×104 m3/d膨胀机制冷天然气凝液回收工程进行了工艺流程设计、流程模拟、工艺参数研究和主要工艺设备设计计算。本应用工程完成了以下的研究内容： 膨胀机制冷凝液回收工艺方案研究； 工艺流程设计及流程模拟； 工艺参数研究及优选； 主要工艺设备设计计算。 1.4.2 气质工况及处理规模 气体处理规模：0×104 m3/d 进站压力：3.5～4.0 MPa 进站温度：2～℃ 干气外输压力：1.8～2.0 MPa 天然气气质组成见表1。 表1 天然气组成表（干基） 组分 N2 CO2 C1 C2 C3 iC4 mol% 1.439 0.120 89.716 5.805 1.827 0.245 组分 nC4 iC5 nC5 C6 C7 mol% 0.461 0.146 0.140 0.0602 0.0408 天然气凝液回收装置产品为石油液化气、稳定轻烃、商品天然气，其产品质量符合国家质量指标。80～120%根据天然气组成表1，丙烷及丙烷以上组分含量为 mol%，该天然气属于贫气。原料气压力为3.5～4.0 MPa，干气外输压力为1.8～2.0 MPa，有压差可利用，由于膨胀机制冷工艺具有流程简单、能耗低、技术成熟等特点，膨胀机制冷是目前国内外天然气凝液回收工艺中应用最广泛的回收工艺，因此该凝液回收装置工艺首选膨胀机制冷工艺。应用软件HYSYS 2004，对工艺流程进行了模拟计算，丙烷收率达80%以上，因此该制冷工艺选用膨胀机制冷是合理的。 为了防止在天然气凝液回收装置中形成水合物，堵塞管道和设备，在工艺流程中必须选用合适的脱水工艺。经模拟计算，膨胀机出口温度达80 ℃以下，所以必须控制天然气水合物的形成温度80 ℃以上，其脱水装置必须满足深度脱水，在目前天然气脱水的主要方法有三甘醇脱水和分子筛脱水， 三甘醇脱水的露点降只能达到50℃左右，而分子筛脱水能满足该装置脱水要求，因此装置选用4A分子筛脱水工艺。天然气凝液回收装置主要生产干气、液化石油气和稳定轻烃产品，各产品的质量标准均满足国家相关标准规范的要求。装置理论计算的C3收率为86.11%。干气外输压力1.8～2.0 MPa产品指标符合《天然气》（GB17820-1999）中类天然气的要求液化石油气符合《油田气液化石油气》（GB9052.1-1998）的要求 稳定轻烃符合《稳定轻烃》（GB9053-1998）中1号稳定轻烃的要求 表 干气液化石油气稳定轻烃 干气 液化石油气 稳定轻烃 温度，℃ 44.44.82 45.31 压力，kPa 2033.721300 300 质量流量，kg/h