大学精品课件:天然气利用技术6-2(第六章化工利用-制乙烯).ppt
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- 大学 精品 课件 天然气 利用 技术 第六 化工 乙烯
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1、第六章、天然气的化工利用第六章、天然气的化工利用第五节、天然气的化工利用第五节、天然气的化工利用富乙烷、丙烷做裂解制乙烯原料富乙烷、丙烷做裂解制乙烯原料25.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用 5.1.1、天然气凝液回收天然气凝液回收 从天然气中回收乙烷、丙烷、丁烷等烃类混合物的过程,称为从天然气中回收乙烷、丙烷、丁烷等烃类混合物的过程,称为天然气凝液(天然气凝液(NGL)回收,也称为轻烃回收。回收后的)回收,也称为轻烃回收。回收后的NGL,可将,可将其分离为其分离为3种产品:乙烷、丙烷和丁烷(种产品:乙烷、丙烷和丁烷(LPG)及)及C5+(天然汽油天然汽油)。世界上美国和
2、加拿大是两个最大的世界上美国和加拿大是两个最大的NGL生产国家,其产量占世生产国家,其产量占世界总量的界总量的52.4%,世界上,世界上87.8%NGL产自产自10个国家。(沙特、墨西个国家。(沙特、墨西哥、俄罗斯、委内瑞拉、阿尔及利亚、印尼、澳大利亚、卡塔尔)哥、俄罗斯、委内瑞拉、阿尔及利亚、印尼、澳大利亚、卡塔尔)35.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用 45.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用 5.1.1、天然气凝液回收工艺天然气凝液回收工艺 NGL回收可在油气田矿场中进行,也可在天然气加工厂中进回收可在油气田矿场中进行,也可在天然气加工厂中进行。
3、回收工艺主要有吸附法、油吸收法及冷凝分离法三种。行。回收工艺主要有吸附法、油吸收法及冷凝分离法三种。回收回收NGL目的不同,目的不同,NGL的含量和收率要求也有不同。习惯的含量和收率要求也有不同。习惯上又根据是否回收乙烷而将上又根据是否回收乙烷而将 NGL回收装置分为两类:一类以回收回收装置分为两类:一类以回收C2烃类为目的,一类以回收烃类为目的,一类以回收C3烃类为目的。烃类为目的。5天然气凝液回收和化工利用天然气凝液回收和化工利用 (1)、吸附法)、吸附法 吸附法是利用具有多孔结构的固体吸附剂如活性炭、吸附法是利用具有多孔结构的固体吸附剂如活性炭、硅胶、硅藻土等,对各种烃类吸附容量不同,从
4、而使天然硅胶、硅藻土等,对各种烃类吸附容量不同,从而使天然气中一些组分得以分离的方法。用这种方法从湿气中回收气中一些组分得以分离的方法。用这种方法从湿气中回收较重的烃类,且多用于处理量较少及较重的烃类,且多用于处理量较少及C3含量较少的天然含量较少的天然气,也可用作从天然气中脱水及回收烃类,使天然气的水气,也可用作从天然气中脱水及回收烃类,使天然气的水露点及烃露点都符合管输的要求。露点及烃露点都符合管输的要求。65.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用(2)、油吸收法)、油吸收法 油吸附法是选用一定相对分子质量烃类(即吸收油)油吸附法是选用一定相对分子质量烃类(即吸收油)选择
5、性地吸收天然气中乙烷以上的组分,使这些组分与甲选择性地吸收天然气中乙烷以上的组分,使这些组分与甲烷分离。吸收油一般采用石脑油、煤油或柴油,其相对分烷分离。吸收油一般采用石脑油、煤油或柴油,其相对分子质量为子质量为100200。常分为常温、中温及低温油吸收法。低温油吸收法一直常分为常温、中温及低温油吸收法。低温油吸收法一直占主导地位。温度在占主导地位。温度在40左右。左右。75.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用冷冻吸收塔富油稳定塔富油蒸馏塔NGL蒸馏塔C3、C4C5冷冻原料气干气外输贫油NGL燃料低温油吸收法原理流程图低温油吸收法原理流程图85.1、天然气凝液回收和化工利用
6、、天然气凝液回收和化工利用 (3)、冷凝分离法)、冷凝分离法 冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同,冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同,将天然气冷却至露点温度以下,得到一部分将天然气冷却至露点温度以下,得到一部分C3的的NGL,使其与甲烷,使其与甲烷(或甲烷、乙烷)分离的过程,分离出来的(或甲烷、乙烷)分离的过程,分离出来的NGL用精馏方法进一步用精馏方法进一步分离成所需要的产品。分离成所需要的产品。冷凝分离法又称低温分离法。分为浅冷、中冷和深冷。浅冷以回冷凝分离法又称低温分离法。分为浅冷、中冷和深冷。浅冷以回收收C3为主要目的,冷凝温度为主要目的,冷凝温
7、度-15-25,中冷温度在,中冷温度在-30-80,以提高,以提高C3收率为目的,深冷以回收收率为目的,深冷以回收C2为主要目的,制冷温度为主要目的,制冷温度-90-100。95.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用(3)、冷凝分离法)、冷凝分离法 冷凝分离法特点是在一定压力下需要向天然气提供足冷凝分离法特点是在一定压力下需要向天然气提供足够的冷量,使其降温。按照提供冷量的制冷系统可分为:够的冷量,使其降温。按照提供冷量的制冷系统可分为:冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种。根据回冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种。根据回收目的,确定合理的冷凝压力和温度。收目的
8、,确定合理的冷凝压力和温度。C2、C3、C4的液化率是随着压力的增高,温度的降低的液化率是随着压力的增高,温度的降低而提高,但各组分的液化速率是不相同的。而提高,但各组分的液化速率是不相同的。105.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用(3)、冷凝分离法)、冷凝分离法A、冷剂制冷法冷剂制冷法:外加冷源法,是由独立设置的冷剂制冷系:外加冷源法,是由独立设置的冷剂制冷系 统向原料气提供冷量。统向原料气提供冷量。制冷原理制冷原理:在制冷循环中利用冷剂的相变传递热量,即:在制冷循环中利用冷剂的相变传递热量,即在冷剂蒸发时吸热,冷凝时放热。在冷剂蒸发时吸热,冷凝时放热。冷剂制冷工艺冷剂
9、制冷工艺:压缩式制冷、吸收式制冷:压缩式制冷、吸收式制冷11压缩式制冷12吸收式制冷135.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收和化工利用(3)、冷凝分离法)、冷凝分离法B、直接膨胀制冷法:直接膨胀制冷法:自冷法,此法不另外设置独立的制冷系自冷法,此法不另外设置独立的制冷系统,原料天然气降温所需冷量由气体直接经过串接在系统统,原料天然气降温所需冷量由气体直接经过串接在系统中的各种膨胀制冷设备来提供。中的各种膨胀制冷设备来提供。分为:焦耳分为:焦耳汤姆逊节流制冷、热分离机制冷、涡轮膨胀机汤姆逊节流制冷、热分离机制冷、涡轮膨胀机制冷制冷 145.1、天然气凝液回收和化工利用、天然气凝液回收
10、和化工利用(3)、冷凝分离法)、冷凝分离法C、联合制冷法:联合制冷法:将冷剂和直接膨胀制冷法二者联合,冷量将冷剂和直接膨胀制冷法二者联合,冷量来自两部分:一部分由冷剂制冷法提供,另一部分由直接来自两部分:一部分由冷剂制冷法提供,另一部分由直接膨胀制冷法提供。当原料气中烃类组成较富,采用直接膨膨胀制冷法提供。当原料气中烃类组成较富,采用直接膨胀制冷法产生的冷量尚不足,不能满足获得较高的胀制冷法产生的冷量尚不足,不能满足获得较高的NGL收率,采用此法。收率,采用此法。155.1.2、天然气轻烃分离技术、天然气轻烃分离技术5.1.2.1、轻烃回收现状轻烃回收现状 轻烃是生产乙烯和其他化工产品的原料,
11、因而必须加以回收利轻烃是生产乙烯和其他化工产品的原料,因而必须加以回收利用。世界各国对此都极为重视,开发较早。用。世界各国对此都极为重视,开发较早。以以1978 年的美国为例,美国天然气加工厂的总处理能力为年的美国为例,美国天然气加工厂的总处理能力为7110 亿亿m3年,其处理量占了全国总采气量的年,其处理量占了全国总采气量的81.3。乙烷提取能力达。乙烷提取能力达90,丙烷达,丙烷达95%,丁烷达,丁烷达97.5,戊烷达,戊烷达99.5,己烷己烷以上达,己烷己烷以上达99.9。世界上第一座利用涡轮冷气发动机制冷,低温冷凝法来提取天然世界上第一座利用涡轮冷气发动机制冷,低温冷凝法来提取天然气中
12、轻烃的工厂是气中轻烃的工厂是1963 年在美国圣安东尼奥附近建成的,其乙烷提年在美国圣安东尼奥附近建成的,其乙烷提取率达取率达87,丙烷达,丙烷达99,C4+达达100。165.1.2、天然气轻烃分离技术、天然气轻烃分离技术5.1.2.1、轻烃回收现状、轻烃回收现状 我国轻烃的回收装置约我国轻烃的回收装置约120套。套。5套引进的大型套引进的大型NGL回回收装置基本达到目前世界先进水平,属深冷装置,以回收收装置基本达到目前世界先进水平,属深冷装置,以回收C2为目的,供大庆、盘锦、中原几家乙烯厂做为原料。为目的,供大庆、盘锦、中原几家乙烯厂做为原料。175.1.2、天然气轻烃分离技术、天然气轻烃
13、分离技术 辽宁省盘锦轻烃回收厂:辽宁省盘锦轻烃回收厂:该厂为目前国内处理能力最大的天然气轻烃回收利用厂该厂为目前国内处理能力最大的天然气轻烃回收利用厂;全套生产装置由美国;全套生产装置由美国FLUOR 公司设计,总投资公司设计,总投资1.3 亿元人亿元人民币,民币,1988 年建成投产。该厂设计能力为每天处理天然气年建成投产。该厂设计能力为每天处理天然气200 万标准立方,装置正常工况操作时,乙烷收率为万标准立方,装置正常工况操作时,乙烷收率为85%以以上。装置的原料为油田的伴生气,主要产品为乙烷、丙烷、上。装置的原料为油田的伴生气,主要产品为乙烷、丙烷、丁烷及轻质油。丁烷及轻质油。185.1
14、.2、天然气轻烃分离技术、天然气轻烃分离技术 辽宁省盘锦轻烃回收厂:辽宁省盘锦轻烃回收厂:装置特点:装置特点:天然气处理能力为目前国内最大;制冷采用膨天然气处理能力为目前国内最大;制冷采用膨胀机深度制冷;能量利用充分合理,在燃气轮机后部设有余胀机深度制冷;能量利用充分合理,在燃气轮机后部设有余热锅炉,每小时产热锅炉,每小时产8 吨吨0.6MPa 蒸汽和蒸汽和300 吨热水。同时可分吨热水。同时可分别加热分子筛再生气,氨塔塔底的贫氨液,也为精馏塔塔底别加热分子筛再生气,氨塔塔底的贫氨液,也为精馏塔塔底再沸器提供热源,冬季还可用于住宅取暖。再沸器提供热源,冬季还可用于住宅取暖。195.1.25.1
15、.2、天然气轻烃分离技术、天然气轻烃分离技术 中原油田轻烃处理厂:中原油田轻烃处理厂:中原油田拥有两套从中原油田拥有两套从德国引进的以回收乙烷为主的,日处理天然德国引进的以回收乙烷为主的,日处理天然气量达气量达100 至至120 万立方米的天然气深冷回收万立方米的天然气深冷回收轻烃装置。轻烃装置。205.1.25.1.2、天然气轻烃分离技术、天然气轻烃分离技术以中原油田第四气体处理厂为例以中原油田第四气体处理厂为例215.25.2、富乙烷、丙烷做裂解制乙烯原料、富乙烷、丙烷做裂解制乙烯原料NGL三个产品的利用:三个产品的利用:1、乙烷、丙烷主要用作裂解生产乙烯等。、乙烷、丙烷主要用作裂解生产乙
16、烯等。2、LPG(丙烷、丁烷)主要用作民用燃料和汽车代(丙烷、丁烷)主要用作民用燃料和汽车代 用用燃料;燃料;LPG中丁烷可作汽油调和组分。中丁烷可作汽油调和组分。LPG及其单组分(及其单组分(丙烷、正丁烷)业可用于裂解生产乙烯等,还可生产其他化丙烷、正丁烷)业可用于裂解生产乙烯等,还可生产其他化工产品。工产品。3、C5(主要组分为(主要组分为C5、C6烷烃)也可用于裂解生产乙烯烷烃)也可用于裂解生产乙烯和其他化工产品,并能生产各种溶剂油。和其他化工产品,并能生产各种溶剂油。22天然气中轻烃回收技术天然气中轻烃回收技术 天然气原料首先进入胺吸收系统脱除酸性气体,进入干天然气原料首先进入胺吸收系
17、统脱除酸性气体,进入干燥器进行干燥。干燥后一部分气体用作脱甲烷塔塔釜的热源燥器进行干燥。干燥后一部分气体用作脱甲烷塔塔釜的热源,并被冷凝。剩余的气体被脱甲烷塔塔顶的物料冷却之后,并被冷凝。剩余的气体被脱甲烷塔塔顶的物料冷却之后,在冷分离罐中进行气液分离。液相直接作为脱甲烷塔的进料在冷分离罐中进行气液分离。液相直接作为脱甲烷塔的进料,气相经过膨胀机膨胀后作为脱甲烷塔的进料。,气相经过膨胀机膨胀后作为脱甲烷塔的进料。脱甲烷塔在中压到高压的条件下操作,塔釜得到天然气凝脱甲烷塔在中压到高压的条件下操作,塔釜得到天然气凝析液(析液(C C2 2轻烃)产品,用来作为新建百万吨级乙烯的裂解原轻烃)产品,用来
18、作为新建百万吨级乙烯的裂解原料;塔顶的气相(主要是甲烷)在冷箱中将原料气冷却后,料;塔顶的气相(主要是甲烷)在冷箱中将原料气冷却后,经过压缩机加压后送回输气管网。经过压缩机加压后送回输气管网。23天然气中轻烃回收技术天然气中轻烃回收技术 目前,拥有天然气凝析液回收技术的专利供应商主要有目前,拥有天然气凝析液回收技术的专利供应商主要有KBRKBR、壳牌、壳牌、LindenLinden等公司,其典型工艺流程为膨胀机制冷等公司,其典型工艺流程为膨胀机制冷工艺,该方法乙烷回收率可以达到工艺,该方法乙烷回收率可以达到90%90%以上。膨胀机制冷工以上。膨胀机制冷工艺技术成熟,用来深度回收天然气凝析液,制
19、冷系统设备数艺技术成熟,用来深度回收天然气凝析液,制冷系统设备数量少,流程简单,操作方便,投资和操作费用低,制冷系数量少,流程简单,操作方便,投资和操作费用低,制冷系数大,占地面积小。只要天然气原料的压力大于大,占地面积小。只要天然气原料的压力大于4MPa4MPa,就能满,就能满足膨胀机的操作条件。足膨胀机的操作条件。24天然气中轻烃回收技术天然气中轻烃回收技术25Natural gas extraction C2+Recovery-Natural gas extraction C2+Recovery-Expander process Typical process scheme Expand
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