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伴生气混烃回收装置天然气脱烃工艺采用冷剂制冷,常用的制冷剂有甲烷、乙烯、乙烷、氮气、氨、二氧化碳、丙烷、氟里昂等。甲烷等制冷剂临界温度较低,循环压缩成本较高;氨制冷存在管道腐蚀穿孔泄漏中毒风险。因此本方案仅对二氧化碳、丙烷、R410a三种冷却脱烃工艺进行对比。
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伴生气混烃回收设备脱烃系统:包括主冷却器(蒸发器)、预冷换热器、重烃分离器(设计压力4MPa)、精馏塔。
制冷系统:包括压缩机(P 1.9MPa)、制冷剂储罐、分冷冷却器、经济器(换热器)。
伴生气混烃回收设备为提高燃气质量,增加经济效益,根据原气体成分及压力,结合现场情况,采用占地面积小,运输灵活方便的撬装化脱水脱烃工艺。
一 脱水干燥撬工艺
该干燥脱水撬设两台干燥器,原料气从干燥器顶部进入,通过分子筛床层吸附脱除水分后,从干燥器底部出来,在给定的吸附周期内,一台处于吸附状态来脱除原料气中的水分,干燥后天然气露点温度-40度。第二台处于再生状态(加热然后冷却)来解析分子筛中的水分。当处于吸附状态的干燥器饱和后,切换到再生完毕的干燥器。每台干燥器的完整循环周期为16h,吸附状态8h、加热状态4.5h 、冷却状态3h 、切换备用状态0.5h 。两个干燥器切换使用。
伴生气混烃回收设备再生气为脱水脱烃后的干气,进入再生气加热器加热到200℃。热的、干燥的气体从下而上通过再生状态(加热)的干燥器,解析分子筛中的水分。从再生状态(加热)的干燥器出来的、湿的再生气进入再生气冷却器连续冷却,在再生气分离器中分离冷凝水,该冷凝液体通过液位控制阀排放,集中处理。
二 伴生气混烃回收设备低温液化分离撬工艺
该撬有原料气与干气的预冷换热器,冷却器,分离器等。冷却分离后的低温干气对原料气预冷,可使原料气降温20度左右,提高了冷量的利用率,减小了能耗,降低了运行费用。然后进入环保冷媒的冷却器降温,混烃液化冷凝成液体后经分离器,输至混烃罐。分离器顶部设有高效丝网除沫器对液滴进行拦截,提高了燃气质量。
三 伴生气混烃回收设备制冷撬工艺
该制冷撬采用环保冷媒R410,中外合资莱富康螺杆无级变速节能制冷压缩机,且配有无需循环水的高效蒸发式冷凝器作为辅助撬,自动化程度高,操作弹性大,运行费用低。
四 自动化控制
为确保装置运行可靠,操作维护方便,该装置同时设有切断阀及调节阀,检测仪表包括流量计、温度变送器、压力变送器、液位计等,采用就地控制和PLC控制相结合,重要工艺参数的显示、控制、报警及撬间逻辑联锁保护均由PLC系统完成。
工艺流程说明10000Nm3/h原料气进入脱水分离装置,脱水后的气体首先利用系统中的冷量换热,气体冷却至7度,再进入制冷装置,冷却至-30度。
-30度原料气进入气液分离器进行气液分离,重组分为液态混烃,约1.28-1.3Mpa混烃后进入脱烃塔精馏,塔底由电加热器加热升温,塔底混烃经水分离后进混烃罐,塔顶低温气输进入管道气系统。
-30度气进入气液分离器进行气液分离的气体,进入气气换热器,进行冷量交换,升温至3度进入管道气系统。脱烃装置在该操作条件下每小时可分离混烃206Kg.
制冷系统一套,蒸发温度-35度,经温度传感器及自动调节阀实现冷剂的自动调节。
脱烃装置在该操作条件下的产量及能耗见下表:
天然气脱烃 |
| |||||
制冷温度 | 产出轻烃 | 液态轻烃中甲烷含量 | 总耗能 (制冷量/轴功率) | 加预冷后实际耗能 (制冷量/轴功率) | 进制冷前温度 |
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-20℃ | 0kg/h | -- | -- | -- | -- |
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-25℃ | 89Kg/h | 10% | 302Kw/204Kw | 175kW/121kW | 10℃ |
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-28℃ | 160Kg/h | 10.4% | 324Kw/233Kw | 185kW/137KW | 8℃ | |
-30℃ | 206Kg/h | 10.7% | 338Kw/254Kw | 200Kw/150KW | 7℃ | |
-35℃ | 318Kg/h | 11.42% | 374Kw/312Kw | 224Kw/204KW | 5℃ |
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注:本表按制冷温度与蒸发温度相差5度计算,小于-30度为覆叠制冷机。
设备清单及分项报价
本装置各分为三部分,干燥系统、低温分离精馏系统和制冷系统。
(一)脱水干燥系统
序号 | 名称 | 材质 | 单位 | 数量 | 备注 |
一 | 非标容器设备 |
| 台 | 6 |
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1 | 干燥塔 | Q345R | 台 | 2 |
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2 | 电热器 | Q345R | 台 | 1 |
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3 | 气液分离器 | Q345R | 台 | 1 |
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4 | 废液收集罐 | Q345R | 台 | 1 |
|
5 | 冷却器 | Q345R | 台 | 1 |
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二 | 其他设备 |
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1 | 装置内管道阀门仪表 | 组合 |
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2 | 装置内调节阀压力温度变送器 | 组合 |
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3 | 装置内防爆管线桥接地线 | 组合 |
|
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4 | 装置内氮气仪表风管线 | 组合 |
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5 | 装置撬块支架 | 组合 |
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6 | 远传自动控制显示及其编程 | 组合 |
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7 | 低压控制柜显示器 | 组合 |
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以上干燥装置系统总价:壹佰壹拾万圆(¥110万) 此价格含技术指导安装费和调试费用,不含设备就位费及土建基础保温防爆灯气体报警等,装置外公共设施由业主配套提供。 脱水撬装规格6.5mX3m |
序号 | 名称 | 材质 | 单位 | 数量 | 备注 |
一 | 非标容器设备 |
| 台 | 5 |
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1 | 塔釜 | Q345R | 台 | 1 | 含电加热器 |
2 | 气液分离器 | S30408 | 台 | 1 |
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3 | 塔管 | S30408 | 台 | 1 |
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4 | 气气换热器 | S30408 | 台 | 1 |
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5 | 气体冷却器(蒸发器) | S30408 | 台 | 1 |
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二 | 其他设备 |
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1 | 装置内管道阀门仪表 | 组合 |
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2 | 装置内调节阀压力温度变送器 | 组合 |
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3 | 装置内防爆管线桥接地线 | 组合 |
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4 | 装置内氮气仪表风管线 | 组合 |
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5 | 装置撬块支架 | 组合 |
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6 | 远传自动控制显示及其编程 | 组合 |
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7 | 低压控制柜显示器 | 组合 |
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以上分离精馏装置总价:壹佰捌拾万圆(¥180万) 此价格含技术指导安装费和调试费用,不含设备就位费及土建基础保温防爆灯气体报警等,装置外公共设施由业主配套提供。 脱烃撬装规格7mX3m |
序号 | 名称 | 材质 | 单位 | 数量 | 备注 |
一 | 主机及非标容器设备 |
| 台 | 6 |
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1 | 制冷压缩机 |
| 台 | 1 |
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2 | 油分离器 | Q345R | 台 | 1 |
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3 | 油冷却器 | Q345R | 台 | 1 |
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4 | 气液分离器 | Q345R | 台 | 1 |
|
5 | 储液器 | Q345R | 台 | 1 |
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6 | 经济器 | Q345R | 台 | 1 |
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7 | 蒸发冷 |
| 台 | 1 |
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二 | 其他设备 |
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1 | 装置内管道阀门仪表 | 组合 |
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2 | 装置内调节阀压力温度变送器 | 组合 |
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3 | 装置内防爆管线桥接地线 | 组合 |
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4 | 装置撬块支架 | 组合 |
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5 | 远传自动控制显示及其编程 | 组合 |
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6 | 高低压控制柜显示器 | 组合 |
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以上一套制冷装置总价:壹佰捌拾万圆整(¥180万) 此价格含技术指导安装费和调试费用,不含设备就位费及土建基础高压电缆等,装置外公共设施由业主配套提供。 制冷撬装规格5.3mX3m 另有蒸发式冷凝器独立撬块 |
中压气体混烃装置总价:肆佰柒拾万圆整(¥470万)
低压气体组分清单,以-30度制冷温度为例模拟
表3 板一联合站低压天然气组分表
(2020.5.16外输阀组取样)
序号 | 组分 | Mol% | 序号 | 组分 | Mol% |
1 | O2 | 0.5231 | 7 | iC4 | 1.027 |
2 | N2 | 1.374 | 8 | C4 | 4.109 |
3 | C1 | 76.42 | 9 | iC5 | 0.0511 |
4 | C2 | 9.914 | 10 | C5 | 0.0219 |
5 | CO2 | 1.769 | 11 | C6 | 0 |
6 | C3 | 4.793 | 12 | C7 | 0 |
注: ①原料气来气压力0.1-0.2MPa; ②原料气温度:35℃;
③原料气外输压力0.15MPa; ④C2-C5Mol含量在19.916%;
⑤气量 25万方/天;
10000Nm3/h气体经加压到1.33Ma后进入脱水干燥系统,后进入精脱烃装置:首先利用系统中的冷量,经两次换热,气体冷却至7度,再进入制冷装置,冷却至-30度。
-30度原料气冷却后进入气液分离器进行气液分离,重组分为液态,压力为1.2Mpa后进入精馏塔精馏,塔底由电加热器加热升温,塔底混烃进混烃罐,塔顶低温气经气气换热器后输出管道气。
-30度原料气进入气液分离器进行气液分离的气体,进入一级气气换热器,进行冷量交换,升温至2度进入管道气。
脱烃装置在该操作条件下每小时可分离混烃1280Kg.
制冷系统一套,制冷温度-35度,为轻烃分离系统提供冷量,经温度传感器及自动调节阀实现冷剂的自动调节。
脱烃装置在该操作条件下的产量及能耗见下表:
天然气脱烃 |
| |||||
制冷温度 | 产出轻烃 | 液态轻烃中甲烷含量 | 总耗能 (制冷量/轴功率) | 加预冷后实际耗能 (制冷量/轴功率) | 进制冷前温度 |
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-20℃ | 685kg/h | 8.7% | 369Kw/223Kw | 237kw/143kw | 10℃ |
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-25℃ | 997Kg/h | 9.3% | 428Kw/289Kw | 285kW/193kW | 9℃ |
|
-28℃ | 1170Kg/h | 9.7% | 462Kw/333Kw | 312kW/225KW | 8℃ | |
-30℃ | 1280Kg/h | 10% | 485Kw/365Kw | 333Kw/251KW | 7℃ | |
-35℃ | 1542Kg/h | 10.7% | 539Kw/451Kw | 379Kw/317KW | 6℃ |
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注:本表按制冷温度与蒸发温度相差5度计算,小于-30度为覆叠制冷机。
设备清单及分项报价
本装置各分为三部分,干燥系统、低温分离精馏系统和制冷系统。
(一)脱水干燥系统
序号 | 名称 | 材质 | 单位 | 数量 | 备注 |
一 | 非标容器设备 |
| 台 | 6 |
|
1 | 干燥塔 | Q345R | 台 | 2 |
|
2 | 电热器 | Q345R | 台 | 1 |
|
3 | 气液分离器 | Q345R | 台 | 1 |
|
4 | 废液收集罐 | Q345R | 台 | 1 |
|
5 | 冷却器 | Q345R | 台 | 1 |
|
二 | 其他设备 |
|
|
|
|
1 | 装置内管道阀门仪表 | 组合 |
|
|
|
2 | 装置内调节阀压力温度变送器 | 组合 |
|
|
|
3 | 装置内防爆管线桥接地线 | 组合 |
|
|
|
4 | 装置内氮气仪表风管线 | 组合 |
|
|
|
5 | 装置撬块支架 | 组合 |
|
|
|
6 | 远传自动控制显示及其编程 | 组合 |
|
|
|
7 | 低压控制柜显示器 | 组合 |
|
|
|
以上分离装置总价:壹佰壹拾万圆(¥110万) 此价格含技术指导安装费和调试费用,不含设备就位费及土建基础保温防爆灯气体报警等,装置外公共设施由业主配套提供。 脱水撬装规格6.5mX3m |
序号 | 名称 | 材质 | 单位 | 数量 | 备注 |
一 | 非标容器设备 |
| 台 | 5 |
|
1 | 塔釜 | Q345R | 台 | 1 | 含电加热器 |
2 | 气液三相分离器 | S30408 | 台 | 1 |
|
3 | 塔管 | S30408 | 台 | 1 |
|
4 | 气气换热器 | S30408 | 台 | 1 |
|
5 | 气体冷却器(蒸发器) | S30408 | 台 | 1 |
|
二 | 其他设备 |
|
|
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|
1 | 装置内管道阀门仪表 | 组合 |
|
|
|
2 | 装置内调节阀压力温度变送器 | 组合 |
|
|
|
3 | 装置内防爆管线桥接地线 | 组合 |
|
|
|
4 | 装置内氮气仪表风管线 | 组合 |
|
|
|
5 | 装置撬块支架 | 组合 |
|
|
|
6 | 远传自动控制显示及其编程 | 组合 |
|
|
|
7 | 低压控制柜显示器 | 组合 |
|
|
|
|
(三)、制冷系统
序号 | 名称 | 材质 | 单位 | 数量 | 备注 |
一 | 主机及非标容器设备 |
| 台 | 6 |
|
1 | 制冷压缩机 |
| 台 | 1 |
|
2 | 油分离器 | Q345R | 台 | 1 |
|
3 | 油冷却器 | Q345R | 台 | 1 |
|
4 | 气液分离器 | Q345R | 台 | 1 |
|
5 | 储液器 | Q345R | 台 | 1 |
|
6 | 经济器 | Q345R | 台 | 1 |
|
7 | 蒸发冷 | Q345R | 台 | 1 |
|
二 | 其他设备 |
|
|
|
|
1 | 装置内管道阀门仪表 | 组合 |
|
|
|
2 | 装置内调节阀压力温度变送器 | 组合 |
|
|
|
3 | 装置内防爆管线桥接地线 | 组合 |
|
|
|
4 | 装置撬块支架 | 组合 |
|
|
|
5 | 远传自动控制显示及其编程 | 组合 |
|
|
|
6 | 高低压控制柜显示器 | 组合 |
|
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