天然气浅冷装置参数运行优化技术研究

论文摘要

天然气公司现有浅冷装置10套，均为氨制冷装置，多在八十年代初建成投产，为七十年代的工艺水平。随着技术的发展，这些装置部分工艺趋于落后，存在较多不合理环节。同时随着装置的多年运行，装置运行参数偏离设计值，存在水冷器与前后单元传热温差匹配不合理、装置运行参数不匹配、循环水使用不合理、装置中有效余冷、余热未回收、制冷机与系统匹配不合理等问题。本课题通过对分公司10套浅冷装置运行现状、存在问题的综合比较，确定以中七浅冷为研究对象，先后四次到中七浅冷装置进行装置工艺流程、各季节运行典型工况、装置标定数据、单元设备性能参数进行调研，掌握了装置目前存在的制冷能力下降、轻烃收率低等问题。通过运用制冷系统热动力学分析方法、过程系统节能分析方法及目前化工行业普遍应用的PRO／Ⅱ计算软件对目前装置的运行参数进行分析和计算，确定研究方向和研究内容；运用最优化方法，以装置效益最大和公用工程消耗最低为原则确定优化目标，优化参数和优化计算的约束条件，进行系统优化设计，制定优化方案并进行装置优化改造和考核。本课题于2006年8月在中七30×104Nm3／d浅冷装置上实施优化改造，经现场考核：中七浅冷装置流程优化后，制冷温度由-20.2℃降至-28.5℃，年增产轻烃2800吨，少产干气120万方，节约循环水68万吨，节电53.5万度，年创经济效益389.5万元。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外天然气轻烃回收现状及发展
• 1.2 浅冷装置
• 1.2.1 浅冷装置工艺流程
• 1.2.2 浅冷装置生产中存在的主要问题
• 1.3 最优化技术的发展
• 1.4 轻烃回收装置优化的研究进展
• 1.4.1 通过建立优化模型实现优化
• 1.4.2 轻烃回收模拟软件的开发
• 1.5 课题研究的背景和意义
• 第二章 实际生产数据分析
• 2.1 原料气
• 2.2 实际生产装置运行参数
• 2.3 换热器参数
• 2.4 实际生产数据初步分析
• 2.4.1 冬季工况
• 2.4.2 春季工况
• 2.4.3 夏季工况
• 2.4.4 秋季工况
• 第三章 装置建模及流程模拟
• 3.1 现有生产装置建模
• 3.2 实际工况流程模拟
• 3.2.1 冬季工况
• 3.2.2 春季工况
• 3.2.3 夏季工况
• 3.2.4 秋季工况
• 3.2.5 物料平衡及轻烃收率
• 3.3 换热器设计的若干基本原则
• 3.3.1 壳程及管程的确定
• 3.3.2 流速
• 3.3.3 壳程数确定——计算换热器串联台数
• 3.3.4 对数平均温差校正系数
• 3.4 中七浅冷装置换热器存在问题汇总
• 3.4.1 水冷器
• 3.4.2 贫富换热器
• 3.4.3 氨蒸发器
• 第四章 装置流程优化设计
• 4.1 优化工艺流程简图及流程叙述
• 4.2 优化工况分析
• 4.3 优化流程与原流程产品产量及回收率比较
• 4.4 优化工况存在的问题
• 4.5 效益分析
• 第五章 现场实验及考核
• 5.1 现场实验
• 5.1.1 原则
• 5.1.2 流程优化改造时间
• 5.1.3 改造内容
• 5.2 装置考核
• 5.2.1 考核步骤及时间
• 5.2.2 考核方法
• 5.2.3 考核工况
• 5.2.4 数据录取方法
• 5.3 考核及结果分析
• 5.3.1 生产情况考核
• 5.3.2 能耗情况考核
• 5.3.3 考核结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要